Из чего состоит трансформатор тока: Устройство и принцип действия измерительных трансформаторов тока

Содержание

Устройство и принцип действия измерительных трансформаторов тока

Трансформатор тока состоит из замкнутого сердечника, набранного из тонких листов электротехнической стали, и двух обмоток — первичной и вторичной. Первичную обмотку включают последовательно в контролируемую цепь, ко вторичной обмотке присоединяют токовые катушки различных приборов и реле.

Рисунок 1 – Трансформатор тока:
а — устройство, б, в — схемы включения амперметра непосредственно в контролирующую цепь и через трансформатор тока
Устройство трансформатора тока и схемы включения амперметра показаны на рисунке 1, а—в. Магнитный поток в магнитопроводе 3 создается токами первичной 1 и вторичной 2 обмоток. Соотношение первичного I1 и вторичного I2 токов определяется формулой:

где KТТ — коэффициент трансформации; w1 и w2 — число витков первичной и вторичной обмоток.
Если в силовых трансформаторах и трансформаторах напряжения увеличение сопротивления во вторичной цепи вызывает уменьшение тока во вторичной и в первичной цепях, а напряжение на выводах обеих обмоток почти не изменяется, то у трансформаторов тока увеличение сопротивления во вторичной цепи приводит к повышению напряжения на выводах вторичной обмотки.

Это объясняется тем, что ток в первичной цепи не зависит от нагрузки трансформатора тока. Ток во вторичной цепи трансформатора тока практически не меняется с изменением ее сопротивления при данном режиме первичной цепи. Вследствие этого нагрузка трансформатора тока увеличивается с возрастанием сопротивления во вторичной цепи, складывающегося из сопротивлений, подключенных к трансформатору тока аппаратов и приборов, соединительных проводов и переходных контактов.
Трансформаторы тока для электроустановок напряжением до 1000 В показаны на рисунке 2, а, б, в (катушечный, шинный ТШ-0,5 и шинный с литой изоляцией ТШЛ-0,5). В шинных трансформаторах тока в качестве первичной обмотки используют шину, пропускаемую через окно 5 сердечника трансформатора тока, на который намотана вторичная обмотка.

Рисунок 2 – Трансформаторы тока на напряжение до 1000 В:
а — катушечный, б, в — шинные ТШ-0,5 и ТШЛ-0,5; 1 — каркас, 2, 4 — зажимы вторичной и первичной обмоток, 3 — защитный кожух, 5 — окно



Рисунок 3 – Трансформаторы тока на напряжение 10 кВ с литой изоляцией:
а — многовитковый ТПЛ-10, б — одновитковый ТПОЛ-10, в —шинный ТПШЛ-10; 1, 2 — зажимы первичной и вторичной обмоток, 3 — литая изоляция, 4 — установочный угольник, 5 — сердечник

Рисунок 4 – Опорный трансформатор тока ТФНД-220 наружной установки
Проходные трансформаторы тока для внутренней установки на напряжение 10 кВ выполняют многовитковыми, одновитковыми и шинными с фарфоровой и пластмассовой (литой) изоляцией (Рисунок 3, а—в).


Рисунок 5 – Трансформаторы тока:
а — проходной ТПФМ-10 на 10 кВ, б — опорный ТФН-35М на 35 кВ; 1 и 3 — первичная и вторичная обмотки, 2 — фарфоровый изолятор, 4 — сердечник вторичной обмотки, 5 — контактный угольник, 6 — крышка, 7 — кожух, 8 — верхний фланец, 9 — зажимы выводов вторичной обмотки, 10 — якореобразный болт, 11 — крышка, 12 — фарфоровая покрышка, 13 — изоляционное масло, 14 — кольцевые обмотки («восьмеркой»), 15 — полухомут, 16 — масловыпускатель, 17 — цоколь, 18 — коробка вторичных выводов, 19 — кабельная муфта, 20 — маслоуказатель
Опорный трансформатор тока ТФНД-220 для наружной установки на напряжение 220 кВ (Рисунок 4) имеет обмотки, помещенные в фарфоровый корпус 3, залитый маслом и укрепленный на основании 4. На верхнем торце фарфорового корпуса укреплен чугунный расширитель 1 для масла с маслоуказателем и зажимами 2 первичной обмотки. Сердечник с вторичной обмоткой охватывается первичной обмоткой, имеющей в этом месте форму кольца. Выводы вторичной обмотки размещены в коробке 5 на основании трансформатора.


В высоковольтных распределительных устройствах подстанций применяют проходные (Рисунок 5, а) и опорные (Рисунок 5, б) трансформаторы тока.
1.4 Электрическая принципиальная схема
Для питания вторичных устройств используют различные схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока. Соединение в звезду (Рисунок 6, а) применяют при необходимости контроля тока во всех трех фазах электрической сети, соединение треугольником (Рисунок 6, б) — при получении большей силы тока во вторичной цепи или сдвига по фазе вторичного тока относительно первичного на 30 или 330°.
В сетях с изолированной нейтралью используют соединение вторичных обмоток измерительных трансформаторов тока в неполную звезду (Рисунок 6, в) и на разность токов двух фаз (Рисунок 6, г), а для питания защит от замыкания на землю — схему соединения на сумму токов трех фаз (схема фильтра токов нулевой последовательности). Токовое реле, включенное на выходе цепей, собранных по такой схеме (Рисунок 6, д), не реагирует на междуфазовые короткие замыкания, но приходит в действие при всех видах повреждений, связанных с замыканием элементов электрической сети на землю.


Рисунок 6 – Схемы соединений вторичных обмоток трансформаторов тока:
а — звездой, б — треугольником, в — неполной звездой, г – на разность токов двух фаз, д — на сумму токов трех фаз, е — последовательное, ж— параллельное
Последовательное соединение вторичных обмоток трансформаторов тока одной фазы (Рисунок 6, е) позволяет получить от них суммарную мощность, а параллельное (Рисунок 6, ж) — уменьшить коэффициент трансформации, суммируя ток вторичных обмоток при данном токе в линии.

Трансформатор тока - устройство, принцип работы и виды

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

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

Принцип действия трансформатора тока

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

Назначение трансформаторов

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

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

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

Конструкция трансформатора тока

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

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

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

Коэффициент трансформации

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

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

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

Классификация трансформаторов

Существует несколько признаков, по которым трансформаторы тока делятся.

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

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

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

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

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

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

Трансформаторы тока. Виды и устройство. Назначение и работа

В системе обеспечения электрической энергией трансформаторы выполняют различные функции. Конструкции классического вида применяются для изменения определенных свойств тока до значений, наиболее подходящих для осуществления измерений. Существуют и другие виды трансформаторов, которые выполняют задачи по корректировке свойств напряжения до значений, подходящих наилучшим образом для последующего распределения и передачи электроэнергии.

Трансформаторы тока согласно своему назначению имеют особенности конструкции, и перечень основных и вспомогательных функций.

Назначение

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

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

Устройство

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

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

Отличие от трансформатора напряжения

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

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

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

Виды
Трансформаторы тока имеют три основных вида. Наиболее применяемые из них:
  • Сухие.
  • Тороидальные.
  • Высоковольтные (масляные, газовые).

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

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

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

Принцип работы и применение

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

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

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

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

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

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

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

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

Коэффициент трансформации

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

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

Установка

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

Подключение

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

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

Контроль

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

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

Безопасность

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

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

Похожие темы:

принцип работы для измерения параметров электросетей

Трансформаторы тока (далее по тексту – ТТ) относятся к категории устройств, преобразующих параметры электромагнитных систем при помощи индуктивно связанных обмоток магнитопроводов. Принцип действия трансформатора тока, основанный на законе электромагнитной индукции, используется в ТТ при передаче и распределении электрической энергии, в развязках электрических цепей, при измерении параметров высоковольтных сетей и токов большой мощности. На рис. ниже показан трансформатор тока модели ТЛМ-10, используемый в системах управления и измерений электрических цепей с номинальным напряжением 10 кВ.

Трансформатор тока модели ТЛМ-10

Индуктивные связи в ТТ

Принцип работы трансформатора тока представляет собой техническую реализацию закона электромагнитной индукции Фарадея, согласно которому в замкнутом токопроводящем контуре при изменении магнитного потока возникает электродвижущая сила, называемая в современной электродинамике индуцированной ЭДС. Простейшим объяснением для «чайников», слабо представляющих, из чего состоит трансформатор, не знающих его устройство или что такое индуцированная ЭДС, и как она может влиять на работу сложнейших трансформаторных систем, послужит схема индуктивных связей трансформатора, приведенная ниже.

Дополнительная информация. Индуктивными связями называют связи между электрическими цепями посредством магнитных полей.

Схема индуктивных связей трансформатора

На схеме показаны три основных элемента трансформатора:

  • поз. 1 – магнитопровод, служащий для размещения токопроводящих контуров-обмоток;
  • поз. 2 – первичный контур, называемый первичной обмоткой, к которому подводят электроэнергию переменного тока;
  • поз. 3 – вторичный контур, называемый вторичной обмоткой. К нему подключается приемник электроэнергии.

При подаче на первичный контур переменного тока напряжением u1  через первичную обмотку начинает проходить переменный ток I1 , создающий магнитный поток Ф, изменяющийся по такой же синусоидальной гармонике. При этом в обмотке первичного контура индуцируется переменная ЭДС (электродвижущая сила) e1 . Контуры трансформатора находятся в индуктивной связи, поскольку через их обмотки проходит единый поток Ф. Соответственно, изменения магнитного поля в первичном контуре будут изменять магнитный поток, а он, в свою очередь, будет индуцировать во вторичном контуре электродвижущую силу e2 , изменяющуюся в той же гармонике. Под воздействием e2  во вторичном контуре возникает переменный ток I2. При замыкании вторичной обмотки на нагрузку ZН  создается вторичная цепь, которая может служить для применения в приемниках энергии, в выпрямителях, усилителях и других приборах с развязанными электрическими цепями.

По своей сути трансформатор является передатчиком энергии между проводящими контурами, преобразуя их электромагнитные характеристики (лат. transformare означает преобразовывать) в силу тока I , сопротивление R  и напряжение U. В соответствии со сложившейся терминологией проволочные или ленточные изолированные проводящие обмотки, намотанные на магнитопровод из ферромагнитных сталей, называют катушками, а сам магнитопровод – сердечником катушки.

Это важно! Передачу энергии путем создания ЭДС в контурах и трансформацию ее характеристик возможно осуществлять лишь для переменного тока. Постоянный ток также формирует магнитное поле, однако оно является постоянным и неизменяемым, тогда как ЭДС в обмотках катушек трансформатора образуется только при изменении окружающего магнитного поля.

На рис. ниже показана конструкция традиционного трансформатора, состоящего из двух катушек и сердечника, собранного из стальных пластин.

Конструкция традиционного трансформатора

Особенности трансформации энергии для ТТ

Для чего нужен трансформатор, в чем состоит его практическое предназначение? Зачем трансформаторные приборы присутствуют во всех электрических системах? На все вопросы ответ один – в практике эксплуатации электрических сетей трансформаторы выполняют важнейшую функцию изменения величины тока или напряжения, поданного от генератора переменного тока, для дальнейшего использования в промышленном электрооборудовании и бытовой технике. Данное преобразование называют масштабированием, поскольку сами трансформаторные приборы энергию не создают и не преобразовывают, а всего лишь увеличивают или уменьшают показатели системы переменного тока. Для количественной оценки изменения преобразованного параметра сети – тока или напряжения, введено понятие коэффициента трансформации K, показывающего, во сколько раз отличаются значения этого параметра на входе и выходе. Для напряжения коэффициент трансформации определяется по соотношению KU = U2 /U1, для тока – по формуле:

KI =I2 / I1 .

Если величины напряжения или тока на выходе превышают единицу (K>1), трансформатор называется повышающим. При К<1 трансформатор – понижающего типа. Для идеального трансформатора напряжения с неизменяющейся индуктивной связью между первичным и вторичным контурами коэффициент трансформации согласуется с количеством витков W обмоточного провода на катушках по прямой пропорциональной зависимости:

KU = W2 / W1  = U2 /U1

В этой формуле W2 и W1 указывают количество витков на катушках.

Если рассматривать трансформаторы тока, назначение и принцип действия этих приборов, то для них соблюдается пропорциональность первичного и вторичного тока:

I1 =I2 / KI   или   I2 = I1 * KI.

Функциональное назначение трансформаторов тока заключается в снижении вторичного тока до величины, гарантирующей безаварийную эксплуатацию электрооборудования и безопасность персонала, то есть канонический коэффициент трансформации по току всегда меньше единицы. Для расчета ТТ удобнее пользоваться номинальным коэффициентом трансформации, определяемым как отношение значения номинального I1 к номинальному I2 . В этом случае К больше единицы.

Величину номинального вторичного тока I2н указывают в паспорте каждого конкретного ТТ в качестве одного из параметров изделия. Значение I2н  составляет 1А или 5А. Для номинального первичного тока I1н  установлен стандартный числовой ряд значений от 1А до 40 000А.

Номинальный коэффициент трансформации ТТ определяют как отношение I1н  к I2н  и обозначают путем указания обоих параметров, например:

  • 150/5;
  • 1000/5 или
  • 600/1.

На рис. ниже показан ТТ типа Т-0,66 с коэффициентом трансформации 75/5 А.

ТТ типа Т-0,66

Особенности конструкции ТТ

Трансформаторы напряжения, по аналогии с ТТ, выполняют функцию изменения другого параметра электрической сети – напряжения. Однако, при сопоставлении, чем отличается трансформатор тока от трансформатора напряжения (далее – ТН), становится очевидным различное предназначение трансформаторов тока и напряжения:

  1. ТТ уменьшают величину тока до показателей, допускающих безопасное подключение измерительной аппаратуры или систем релейной защиты;
  2. Трансформаторы напряжения изменяют напряжение с целью подгонки определенной электрической системы под нужные стандарты. Изменяя параметры напряжения, установленные для универсальной электрической сети (например, трехфазные 220 и 380 В), с помощью ТН можно подключать любое промышленной оборудование и бытовую технику.

ТТ имеет существенное отличие от устройства ТН, поскольку заложенный в трансформатор тока принцип работы вносит свои особенности в конструкцию основных элементов ТТ и прибора в целом. К числу основных особенностей ТТ относят:

  • выполнение первичной обмотки просто в виде одиночной толстой шины с целью минимизации количества витков;
  • намотка провода вторичной обмотки на сердечник большой площади сечения;
  • ток во вторичном контуре ТТ равен 5А и реже 1А.

Измерительные ТТ и ТН

Трансформаторные устройства, регулируя величины напряжения и тока, обеспечивают стабильность энергетической системы. Кроме подачи электропитания требуемых параметров на приборы и оборудование, трансформаторы «помогают» проводить измерения параметров сети с большими значениями напряжения и тока для определения с высокой точностью их номинальных показателей. Назначение измерительных трансформаторов состоит в следующем:

  • отделение цепи измерительных устройств (амперметров, вольтметров, электросчетчиков и других приборов) или систем релейной защиты от сети с высоким напряжением или током;
  • преобразование высоковольтного напряжения или мощного тока до величин, удобных для измерений стандартными приборами;
  • получение максимально точного правильного результата измерений.

Измерительные трансформаторы тока и напряжения считаются вспомогательными приборами и используются совместно со средствами измерения и реле в сетях переменного тока. Если невозможно напрямую подключиться измерительными приборами в высоковольтную сеть, то здесь будет нужен трансформатор тока. Средства измерения подключаются к его вторичной обмотке и получают все необходимые данные по замеряемому параметру.

На рис. ниже показан измерительный трансформатор тока модели ТПЛ-СЭЩ 10 кВ номинальным напряжением 10 кВ, который предназначен для работы с номинальным первичным током  в диапазоне от 10 до 2000 А при номинальном вторичном токе в 5 А.

Измерительный трансформатор тока ТПЛ-СЭЩ 10 кВ

Область применения ТТ

Весь перечень прикладных задач, указывающий, для чего нужны трансформаторы тока, можно свести к двум основным направлениям:

  1. Измерение параметров сети с помощью доступных дешевых измерительных приборов, рассчитанных на малый ток (до 5 А) и низковольтное напряжение. Тем самым обеспечивается безопасное обслуживание измерительной аппаратуры;
  2. Контроль параметров электротока по всей цепи, в которой установлены ТТ. При достижении током предельного (аварийного) значения срабатывает аппаратура защиты, отключающая эксплуатируемое оборудование.

Это важно! Установка трансформаторов тока в контролируемых цепях позволяет концентрировать измерительную аппаратуру на специальных щитах или в составе пультов управления. Правильно выполненный монтаж трансформаторов тока дает возможность размещения измерительных приборов на безопасном удалении от коммутаций цепи и дистанционно управлять работой электрооборудования в автоматическом режиме.

Классы точности ТТ

Для ТТ определены пять классов точности, характеризующих в процентах допустимую погрешность по току при его номинальных значениях:

  • класс точности 0,2 ограничивает погрешность ТТ в пределах 0,2% и применим для трансформаторных устройств, используемых в лабораторных измерениях;
  • класс точности 0,5 допустим для ТТ, обслуживающих аппаратуру точной защиты и оборудование высокоточной наладки;
  • класс 1 – для цепей промышленного оборудования с подключением вольтметров, амперметров и устройств релейной защиты;
  • классы 3 и 10 – промышленные установки, релейные защиты.

Использование ТТ для локальных измерений в энергетических системах и в комплексе с современными системами измерений и контроля позволяет значительно повышать ресурс безаварийной эксплуатации промышленного электрооборудования и сложнейшей бытовой техники. Внедрение ТТ в автоматизированные системы управления электросетями позитивно влияет на снижение потерь электроэнергии в периоды ежедневных пиковых нагрузок и ставит барьеры для прямых хищений электрической энергии.

На рис. ниже показано подключение счетчика электроэнергии через трансформатор тока.

Подключение счетчика электроэнергии через трансформатор тока

Видео

Оцените статью:

Трансформаторы. Описание, типы, классификация трансформаторов. Измерительные, силовые, импульсные трансформаторы.

Электрический трансформатор - это устройство, предназначенное для изменения величины напряжения в сети переменного тока. Принцип действия трансформаторов основан на явлении электромагнитной индукции. При подключении первичной обмотки к источнику переменного тока, в обмотках генерируется магнитное поле, которые взывает ЭДМ во вторичных обмотках. Данная ЭДС пропорциональна числу  витков в первичных и вторичных  обмотках. Отношение электродвижующей силы в первичной обомотке/вторичной называется коэффициентом трансформации.

Основными элементами конструкции трансформатора являются первичные и вторичные обмотки и ферромагнитный магнитопровод (обычно замкнутого типа). Обмотки расположены на магнитопроводе и индуктивно связаны друг с другом. Использование магнитопровода позволяет саккумулировать большую часть магнитного поля внутри трансформатора, что повышает КПД устройства. Магнитопровод обычно состоит из набора металлических пластин, покрытых изоляцией, для предотвращения возникновения «паразитных» токов внутри магнитопровода.
Зачастую часть вторичной обмотки служит часть первичной и наоборот. Данный тип трансформаторов называют автотрансформаторами. В этом случае концы первичных обмоток подключаются к сети  переменного напряжения, а концы вторичной присоединяются к потребителям электроэнергии.

Основная классификация трансформаторов.

  • По назначению: измерительные трансформаторы тока, напряжения, защитные, лабораторные, промежуточные.
  • По способу установки: наружные, внутренние, шинные, опорные, стационарные, переносные.
  • По числу ступеней: одноступенчатные, многоступенчатые (каскадные).
  • По номинальному напряжения: низковольтные, высоковольтные.
  • По типу изоляции обмоток: c сухой изоляцией, компаундной, бумажно-маслянной.

Основные типы трансформаторов 

Силовые трансформаторы - наиболее распространенный тип  электро. трансформаторов.  Они предназначены  для изменения  энергии переменного тока в электросетях энергосистем, в сетях освещения или питания электрооборудования. Применяются для создания комплектных трансформаторных подстанций.
Классифицируются по количеству фаз и номинальному напряжения.
Наиболее известные низковольтные однофазные и трехфазные трансформаторы серии ТП и ОСМ.
Среди высоковольтных трансформаторов, наиболее используемые в данной момент в энергетике,  трансформаторы ТМГ-с масляным охлаждением в герметичном баке.. Преимуществами данной серии вляется высокий КПД (до 99%), высокие показатели защиты от перегрева, высокие эксплуатационные характеристики, и минимальное обслуживание во время использования.
Помимо силовых, существуют трансформаторы различных типов и назначения: для измерения больших напряжений и токов (измерительные трансформаторы), для преобразования напряжения синусоидальной формы в импульсное (пик-трансформаторы), для преобразования импульсов тока и напряжения (импульсные трансформаторы), для выделения переменной составляющей тока, для разделения электрических цепей на гальванически не связанные между собой части, для их согласования и т.д.

Измерительные трансформаторы- электротехнические устройства, предназначенные для изменения уровня напряжения с высокой точностью трансформации.
Классифицируются по назначению, изменению уровня напряжения или тока.
Также делятся на низковольтные трансформаторы тока  типа Т, 066 ТШ-0,66, ТТИ-066 и Высоковольтные трансформаторы напряжения, такие как НАМИТ и ЗНОЛ.
Вторичные обмотки данных устройств соединены с измерительными устройствами (амперметрами, счетчиками электроэнергии, вольтметрами, фазометрами, реле тока и т. д.) Применение данного оборудования позволяет изолировать измеряющее оборудование от больших токов и напряжений измеряемой цепи, и создает возможность стандартизации измеряющего оборудования.

Автотрансформаторы – устройства, обмотки которого соеденены гальванически между собой.  Благодыря малым коэффициентам трансформации,  автотрансформаторы имеют меньшие габариты и стоимость оп сравнению с многообмоточными. Из недостатков необходимо отметить невозможность гальванической изоляции цепей. 
Основные сферы использования автотрансформаторов – изменение напряжения в пусковых устройствах крупных электрических машин переменного тока, в системах релейной защиты при плавном регулировании напряжения.  В случае реализации в конструкции автотрансформатора изменения количества рабочих витков вторичной обмотки, появляется возможность сохранять уровень вторичного напряжения при изменении первичного напряжения. Наибольшее распространение данный  данный механизм используется в стабилизаторах напряжения.

Импульсный трансформатор - это устройство  с ферромагнитным сердечником, используемый для изменения импульсов тока  или напряжения.
Импульсные трансформаторы наиболее часто используются в электронновычислительных устройствах, системах радиолокации, импульсной радиосвязи и т.д. в качестве измерительного устройства в счетчиках электроэнергии.
Основное требование импульсным трансформаторам, - при изменении импульса форма импульса должна сохраняться. Это достигается максимальным уменьшением межвитковой емкости, индуктивности рассеивания за счет использования применением сердечников малой величины, взаимным расположение и уменьшением числа обмоток. 

Пик-трансформатор - устройство, изменяющее  напряжение синусоидальной формы в импульсное напряжение с изменяющейся через каждые полпериода полярностью.  Пик-трансформаторы применяются в качестве генераторов  импульсов главным, высоковольтных исследовательских установках и системах автоматики. .

Трансформаторы тока - Интеллект модуль

 Трансформаторы тока предназначены для преобразования значения переменного тока до уровня, пригодного для непосредственного измерения.

 Трансформатор тока состоит из 2-х обмоток (первичная и вторичная) и сердечника. В трансформаторах тока для модуля SVA-35D и устройства iNode-PSense, в качестве первичной обмотки используется фазный проводник измеряемой сети, продетый через окно сердечника трансформатора (число витков первичной обмотки - 1). При измерении токов малых значений, допускается увеличивать число витков первичной обмотки, при этом измеряемый ток будет увеличен пропорционально количеству витков. Выводы вторичной обмотки трансформатора тока подключаются к соответствующим клеммным блокам устройства.

ВНИМАНИЕ! Тип трансформатора тока должен быть оговорен при заказе модуля SVA-35D или устройства iNode-PSense, поскольку для каждого трансформатора тока проводится калибровка канала измерения.

ВНИМАНИЕ! Монтаж трансформаторов тока должен проводиться на обесточенном электрооборудовании.

 Для применения совместно с модулем SVA-35D или устройством iNode-PSense доступны следующие трансформаторы тока:

Т10-130А-2000-Т/0 (1:2500) // 0-100А
  • Диапазон токов - 0-100 А
  • Нелинейность - не более 0,5%
  • Конструкция - неразъемный
  • Тип - 2*
  • Производитель - Россия

Т11-350А-2000-Т/0 (1:3000) // 0-300А
  • Диапазон токов - 0-300 А
  • Нелинейность - не более 0,5%
  • Конструкция - неразъемный
  • Тип - 1*
  • Производитель - Россия

ТТ40-250А-2000 (1:3000) // 0-250А
  • Диапазон токов - 0-250 А
  • Нелинейность - не более 0,5%
  • Конструкция - неразъемный
  • Тип - 1*
  • Производитель - Россия

ТТ48-400А-2000 (1:4000) // 0-400А
  • Диапазон токов - 0-400 А
  • Нелинейность - не более 0,5%
  • Конструкция - неразъемный
  • Тип - 1*
  • Производитель - Россия

ТТ48-800А-2000 (1:8000) // 0-700А
  • Диапазон токов - 0-700 А
  • Нелинейность - не более 0,5%
  • Конструкция - неразъемный
  • Тип - 1*
  • Производитель - Россия

T04AC-25A-2000-K/0 (1:500) // 0-25А
  • Диапазон токов - 0-25 А
  • Нелинейность - не более 0,5%
  • Конструкция - неразъемный
  • Тип - 1*
  • Производитель - Россия

XH‐SCT‐T10 50A/100mA // 0-50А // разъемный
  • Диапазон токов - 0-50 А
  • Нелинейность - не более 0,8%
  • Конструкция - разъемный
  • Тип - 1*
  • Производитель - Китай

XH‐SCT‐T16 100A/100mA // 0-100А // разъемный
  • Диапазон токов - 0-100 А
  • Нелинейность - не более 0,8%
  • Конструкция - разъемный
  • Тип - 1*
  • Производитель - Китай

XH-SCT-T24 250A/100mA // 0-250А // разъемный
  • Диапазон токов - 0-250 А
  • Нелинейность - не более 0,8%
  • Конструкция - разъемный
  • Тип - 1*
  • Производитель - Китай

XH‐SCT‐T36 600A/100mA // 0-600А // разъемный
  • Диапазон токов - 0-600 А
  • Нелинейность - не более 0,8%
  • Конструкция - разъемный
  • Тип - 1*
  • Производитель - Китай

* Исполнение устройства, к которому подключаются трансформаторы тока. К одному устройству допустимо подключение трансформаторов тока только с одинаковым номером типа (при этом потребуется повторная программная калибровка каналов измерения тока).

режимы, схема, назначение, из чего состоит

Может быть, кто-то думает, что трансформатор – это что-то среднее между трансформером и терминатором. Данная статья призвана разрушить подобные представления.

Ежедневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направлений – на нашем телеграм-канале.

Трансформатор – статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного электрического тока одного напряжения и определенной частоты в электрический ток другого напряжения и той же частоты.

Работа любого трансформатора основана на явлении электромагнитной индукции, открытой Фарадеем.

Назначение трансформаторов

Разные виды трансформаторов используются практически во всех схемах питания электрических приборов  и при передаче электроэнергии на большие расстояния.

Электростанции вырабатывают ток относительно небольшого напряжения – 220, 380, 660В. Трансформаторы, повышая напряжение до значений порядка тысяч киловольт, позволяют существенно снизить потери при передаче электроэнергии на большие расстояния, а заодно и уменьшить площадь сечения проводов ЛЭП.

 

Непосредственно перед тем как попасть к потребителю (например, в обычную домашнюю розетку), ток проходит через понижающий трансформатор. Именно так мы получаем привычные нам 220 Вольт.

Самый распространенный вид трансформаторов – силовые трансформаторы. Они предназначены для преобразования напряжения в электрических цепях. Помимо силовых трансформаторов в различных электронных приборах применяются:

  • импульсные трансформаторы;
  • силовые трансформаторы;
  • трансформаторы тока.

Принцип работы трансформатора

Трансформаторы бывают однофазные и многофазные, с одной, двумя или большим количеством обмоток. Рассмотрим схему и принцип работы трансформатора на примере простейшего однофазного трансформатора.

Кстати, в других статьях можно почитать, что такое фаза и ноль в электричестве.

Из чего состоит трансформатор? Во простейшем случае из одного металлического сердечника и двух обмоток. Обмотки электрически не связаны одна с другой и представляют собой изолированные провода.

Одна обмотка (ее называют первичной) подключается к источнику переменного тока. Вторая обмотка, называемая вторичной, подключается к конечному потребителю тока.

 

Когда трансформатор подключен к источнику переменного тока, в витках его первичной обмотки течет переменный ток величиной I1. При этом образуется магнитный поток Ф, который пронизывает обе обмотки и индуцирует в них ЭДС.

Бывает, что вторичная обмотка не находится под нагрузкой. Такой режимы работы трансформатора называется режимом холостого хода. Соответственно, если вторичная обмотка подключена к какому-либо потребителю, по ней течет ток I2, возникающий под действием ЭДС.

Величина ЭДС, возникающей в обмотках, напрямую зависит от числа витков каждой обмотки. Отношение ЭДС, индуцированных в первичной и вторичной обмотках, называется коэффициентом трансформации и равно отношению количества витков соответствующих обмоток.

Путем подбора числа витков на обмотках можно увеличивать или уменьшать напряжение на потребителе тока с вторичной обмотки.

Идеальный трансформатор

Идеальный трансформатор – трансформатор, в котором отсутствуют потери энергии. В таком трансформаторе энергия тока в первичной обмотке полностью преобразуется сначала в энергию магнитного поля, а далее – в энергию вторичной обмотки.

Конечно, такого трансформатора не существует в природе. Тем не менее, в случае, когда теплопотерями можно пренебречь, в расчетах удобно пользоваться формулой для идеального трансформатора, согласно которой мощности тока в первичной и вторичной обмотках равны.

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Потери энергии в трансформаторе

Коэффициент полезного действия трансформаторов достаточно высок. Тем не менее, в обмотке и сердечнике происходят потери энергии, приводящие к тому, что температура при работе трансформатора повышается. Для трансформаторов небольшой мощности это не представляет проблемы, и все тепло уходит в окружающую среду – используется естественное воздушное охлаждение. Такие трансформаторы называют сухими.

В более мощных трансформаторах воздушного охлаждения оказывается недостаточно, и применяется охлаждение маслом. В этом случае трансформатор помещается в бак с минеральным маслом, через которое тепло передается стенкам бака и рассеивается в окружающую среду. В трансформаторах высоких мощностей дополнительно применяются выхлопные трубы – если масло закипает, образовавшимся газам нужен выход.

 

Конечно, трансформаторы не так просты, как может показаться на первый взгляд - ведь мы рассмотрели принцип действия трансформатора кратко. Контрольная по электротехнике  с задачами на расчет трансформатора внезапно может стать настоящей проблемой. Специальный студенческий сервис всегда готов оказать помощь в решении любых проблем с учебой! Обращайтесь в Zaochnik и учитесь легко!

Понимание соотношения, полярности и класса

Когда переменный ток проходит через электрический проводник, такой как кабель или шина, он создает магнитное поле, перпендикулярное течению тока. Фото: Викимедиа.

Основная функция трансформатора тока - обеспечивать управляемый уровень напряжения и тока, пропорциональный току, протекающему через его первичную обмотку, для работы измерительных или защитных устройств.

В своей основной форме трансформатор тока состоит из многослойного стального сердечника, вторичной обмотки вокруг сердечника и изоляционного материала, окружающего обмотки.

Когда переменный ток проходит через электрический проводник, такой как кабель или шина, он создает магнитное поле, перпендикулярное течению тока.

Если этот ток проходит через первичную обмотку трансформатора тока, внутренний железный сердечник намагничивается, что вызывает напряжение во вторичных обмотках. Если вторичная цепь замкнута, через вторичную обмотку будет протекать ток, пропорциональный коэффициенту трансформатора тока.

ТТ разомкнутой цепи

ОПАСНО: Трансформаторы тока должны оставаться закороченными до тех пор, пока не будут подключены к вторичной цепи.Трансформаторы тока обычно подключаются к клеммной колодке, где можно установить закорачивающие винты, чтобы связать изолированные точки вместе.

Важно, чтобы к трансформатору тока всегда была подключена нагрузка или нагрузка, когда он не используется, в противном случае на клеммах вторичной обмотки может возникнуть опасно высокое вторичное напряжение.


Типы трансформаторов тока

Существует четыре типичных типа трансформаторов тока: оконные, проходные, стержневые и обмотанные . Первичная обмотка может состоять просто из первичного проводника тока, проходящего один раз через отверстие в сердечнике трансформатора тока (оконного или стержневого типа), или она может состоять из двух или более витков, намотанных на сердечник вместе с вторичной обмоткой (намотанной тип).

Оконные и линейные трансформаторы тока

являются наиболее распространенными трансформаторами тока, встречающимися в полевых условиях. Фото: ABB

1. Окно CT

Оконные трансформаторы тока

имеют конструкцию без первичной обмотки и могут иметь конструкцию со сплошным или разъемным сердечником. Эти трансформаторы тока устанавливаются вокруг проводника и являются наиболее распространенным типом трансформаторов тока в полевых условиях.

При установке оконных трансформаторов тока со сплошной сердцевиной необходимо отключить первичный провод. Трансформаторные трансформаторы тока с разделенным сердечником и окном могут быть установлены без предварительного отключения первичного проводника и обычно используются в приложениях для мониторинга и измерения мощности.

ТТ нулевой последовательности - это тип оконного ТТ, который обычно используется для обнаружения замыкания на землю в цепи путем суммирования тока по всем проводникам одновременно. В нормальном режиме работы эти токи будут векторно равны нулю.

Оконный трансформатор тока нулевой последовательности

Когда происходит замыкание на землю, поскольку часть тока идет на землю и не возвращается на другие фазы или нейтраль, трансформатор тока обнаружит этот дисбаланс и отправит сигнал вторичного тока на реле.ТТ нулевой последовательности устраняют необходимость в использовании ТТ с несколькими окнами, выходы которых суммируются, за счет использования одного ТТ, окружающего все проводники.

2. Стержневой CT

Трансформаторы тока типа

работают по тому же принципу, что и оконные трансформаторы тока, но имеют постоянную шину, установленную в качестве первичного проводника. Доступны типы стержней с более высоким уровнем изоляции и обычно привинчиваются непосредственно к текущему устройству ухода.

Трансформатор тока стержневого типа

3.Втулка CT

Трансформаторы тока проходного изоляционного типа

в основном представляют собой оконные трансформаторы тока, специально разработанные для установки вокруг высоковольтного ввода. Обычно к этим трансформаторам тока нет прямого доступа, и их паспортные таблички находятся на шкафу управления трансформатором или выключателем.

SF6 вводные трансформаторы тока 110 кВ. Фото: Викимедиа

4. Рана КТ

Трансформаторы тока с обмоткой имеют первичную обмотку и вторичную обмотку , как и обычный трансформатор. Эти трансформаторы тока встречаются редко и обычно используются при очень низких коэффициентах передачи и токах, как правило, во вторичных цепях трансформатора тока для компенсации малых токов, согласования различных соотношений трансформаторов тока в суммирующих приложениях или для изоляции различных цепей трансформатора тока.

Этот тип трансформаторов тока имеет очень высокую нагрузку , поэтому при использовании трансформаторов тока с обмоткой следует уделять особое внимание нагрузке на ТТ источника.


Класс напряжения ТТ

Класс напряжения ТТ определяет максимальное напряжение , с которым ТТ может контактировать напрямую. Например, оконный трансформатор тока 600 В не может быть установлен на оголенном проводе 2400 В или вокруг него, однако оконный трансформатор тока на 600 В может быть установлен вокруг кабеля 2400 В, если трансформатор тока установлен вокруг изолированной части кабеля и изоляция рассчитана правильно.


Коэффициент трансформации

Коэффициент трансформации ТТ - это отношение входного первичного тока к выходному вторичному току при полной нагрузке. Например, трансформатор тока с соотношением 300: 5 рассчитан на 300 ампер первичной обмотки при полной нагрузке и будет производить 5 ампер вторичного тока , когда 300 ампер протекают через первичную обмотку.

Если первичный ток изменится, вторичный ток на выходе изменится соответствующим образом. Например, если через первичную обмотку номиналом 300 А протекает 150 А, вторичный ток будет равен 2.5 ампер.

Коэффициент передачи трансформатора тока эквивалентен коэффициенту напряжения трансформаторов напряжения. Фото: TestGuy.

В прошлом для измерения тока обычно использовались два основных значения вторичного тока. В Соединенных Штатах инженеры обычно используют выход на 5 ампер . В других странах принят выход 1-А .

С появлением микропроцессорных счетчиков и реле в промышленности наблюдается замена вторичной обмотки на 5 или 1 ампер на вторичную обмотку мА .Обычно устройства с мА-выходом называются «датчиками тока », в отличие от трансформаторов тока.

Примечание. Коэффициенты ТТ выражают номинальный ток ТТ, а не просто отношение первичного тока к вторичному. Например, ТТ 100/5 не будет выполнять функцию ТТ 20/1 или 10 / 0,5.


CT Полярность

Полярность трансформатора тока определяется направлением, в котором катушки намотаны вокруг сердечника ТТ (по часовой стрелке или против часовой стрелки), и тем, каким образом вторичные выводы выводятся из корпуса трансформатора.

Все трансформаторы тока имеют вычитающую полярность и имеют следующие обозначения для правильной установки:

  • h2 - Первичный ток, направление линии
  • h3 - Первичный ток, направление нагрузки
  • X1 - Вторичный ток (многоскоростные трансформаторы тока имеют дополнительные вторичные клеммы)

ТТ с разъемным сердечником, рассчитанный на 200 А. Обратите внимание на маркировку полярности в центре сердечника, указывающую направление источника.Фото: Continental Control Systems, LLC

В трансформаторах с вычитающей полярностью первичный вывод h2 и вторичный X1 находятся на одной стороне трансформатора. Полярность ТТ иногда указывается стрелкой, эти ТТ следует устанавливать так, чтобы стрелка указывала в направлении протекания тока.

Очень важно соблюдать правильную полярность при установке и подключении трансформаторов тока к реле измерения мощности и защитных реле.

Условные обозначения для электрических чертежей полярности CT

Обозначение полярности на электрических чертежах и схемах трансформаторов тока может быть выполнено несколькими различными способами. Три наиболее распространенных условных обозначения схем - это точки, квадраты и косые черты. Маркировка полярности на электрических чертежах обозначает угол h2, который должен быть обращен к источнику.

Как проверить полярность CT

Маркировка трансформаторов тока иногда неправильно наносилась на заводе.Вы можете проверить полярность ТТ в полевых условиях с батареей 9 В, используя следующую процедуру тестирования:

  1. Отключите все питание перед тестированием и подключите аналоговый вольтметр к вторичной клемме проверяемого ТТ. Положительная клемма измерителя подключена к клемме X1 ТТ, а отрицательная клемма подключена к X2 .
  2. Пропустите кусок провода через верхнюю сторону окна трансформатора тока и на мгновение соприкоснитесь с положительным концом 9-вольтовой батареи со стороной h2 (иногда отмеченной точкой) и отрицательным концом , чтобы сторона h3 . Важно избегать постоянного контакта, который может привести к короткому замыканию аккумулятора.
  3. Если полярность правильная, мгновенный контакт вызывает небольшое отклонение аналогового измерителя в положительном направлении . Если отклонение отрицательное, полярность трансформатора тока меняется на обратную. Клеммы X1 и X2 необходимо переключить, и можно провести тест.

Маркировка трансформаторов тока иногда неправильно наносилась на заводе.Вы можете проверить полярность ТТ в полевых условиях, используя 9-вольтовую батарею.

Связано: Объяснение 6 электрических испытаний трансформаторов тока


CT Класс точности

Поскольку идеальных трансформаторов не существует, возникают небольшие потери энергии, такие как вихревые токи и тепло, вызванное током, протекающим через обмотки. Вторичный ток, который возникает в этих ситуациях, не полностью воспроизводит форму волны тока в энергосистеме.

Степень, в которой величина вторичного тока отличается от расчетного значения, ожидаемого в силу соотношения ТТ, определяется классом точности ТТ.Чем больше число, используемое для определения класса, тем больше допустимое отклонение вторичного тока от расчетного значения (погрешность).

За исключением классов с наименьшей точностью, класс точности ТТ также определяет допустимое смещение фазового угла между первичным и вторичным токами. В зависимости от класса точности трансформаторы тока делятся на Точность измерения или Точность защиты (реле) . CT может иметь рейтинги для обеих групп.

Точность измерения ТТ
Точность измерения

ТТ рассчитаны на заданные стандартные нагрузки и предназначены для обеспечения высокой точности от очень низкого тока до максимального номинального тока ТТ. Из-за своей высокой точности эти трансформаторы тока обычно используются коммунальными предприятиями для выставления счетов .

ТТ реле точности
Точность реле

не так точна, как ТТ точности измерения. Они разработаны для работы с разумной степенью точности в более широком диапазоне токов.Эти трансформаторы тока обычно используются для подачи тока на реле защиты. Более широкий диапазон значений тока позволяет защитному реле работать при различных уровнях неисправности.

Вы можете узнать класс точности ТТ, посмотрев на его паспортную табличку или этикетку производителя. Класс точности ТТ состоит из комбинации цифр, букв и цифр, как указано в ANSI C57.13 , и разбит на три части:

  1. номинальное передаточное отношение рейтинг точности
  2. класс рейтинг
  3. максимальная нагрузка

Класс точности ТТ состоит из комбинации цифр и букв, как указано в ANSI C57.13

1. Номинальное соотношение Рейтинг точности

Это число является просто номинальным коэффициентом точности , выраженным в процентах . Например, трансформатор тока с классом точности 0,3B0,1 сертифицирован производителем как имеющий точность в пределах 0,3 процента от его номинального значения коэффициента для первичного тока 100 процентов от номинального коэффициента.

2. Рейтинг класса

Вторая часть класса точности ТТ - это буква, обозначающая приложение, для которого рассчитан ТТ.Трансформатор тока может иметь двойные номиналы и использоваться для измерения или защиты, если оба номинала указаны на паспортной табличке.

  • C - Указывает, что ТТ имеет низкий поток утечки, что означает, что точность может быть рассчитана до производства
  • T - Указывает, что ТТ может иметь значительный поток утечки, и точность должна определяться на заводе.
  • H - Указывает, что точность ТТ применима во всем диапазоне вторичных токов от пяти до 20-кратного номинального значения ТТ.Обычно это трансформаторы тока с обмоткой.
  • L - Указывает, что точность ТТ применяется при максимальной номинальной вторичной нагрузке только при 20 номинальных значениях. Точность коэффициента может быть в четыре раза больше указанного значения, в зависимости от подключенной нагрузки и тока повреждения. Обычно это оконные, проходные или стержневые трансформаторы тока.

3. Максимальная нагрузка

Третья часть класса точности ТТ - это максимальная нагрузка, разрешенная для ТТ. Как и все трансформаторы, трансформатор тока может преобразовывать только конечное количество энергии.Ограничение энергии ТТ называется максимальной нагрузкой. Если этот предел превышен, точность ТТ не гарантируется.

Для ТТ измерительного класса нагрузка выражается как сопротивление Ом . Например, коэффициент трансформатора тока с номиналом 0,3B0,1 соответствует 0,3 процента , если импеданс подключенной вторичной нагрузки не превышает 0,1 Ом . ТТ класса измерения 0,6B8 будет работать с точностью 0,6 процента , если вторичная нагрузка не превышает 8.0 Ом .

Нагрузка трансформатора тока класса реле выражается как вольт-ампер, и отображается как максимально допустимое вторичное напряжение, если через вторичный контур проходит 20-кратное номинальное значение трансформатора тока (100 А для вторичного трансформатора тока 5 А). Например, защитный ТТ 2,5C100 имеет точность в пределах 2,5 процента , если вторичная нагрузка меньше 1 Ом (100 вольт / 100 ампер).

Как рассчитать нагрузку на КТ
  1. Определите нагрузку устройства, подключенного к ТТ, в ВА или импедансе в омах.Эта информация обычно находится на паспортной табличке устройства или в техническом паспорте.
  2. Добавьте импеданс вторичного провода. Измерьте длину провода между трансформатором тока и нагрузкой устройства, подключенного к вторичной цепи (найдено на шаге 1).
  3. Убедитесь, что общая нагрузка не превышает указанные пределы для ТТ.

Комментарии

Всего комментариев 3

Оставить комментарий Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы комментировать.

Что такое трансформатор тока (ТТ)? Определение, конструкция, векторная диаграмма и типы

Определение: Трансформатор тока - это устройство, которое используется для преобразования тока с более высокого значения в пропорциональный ток к более низкому значению. Он преобразует ток высокого напряжения в ток низкого напряжения, благодаря чему сильный ток, протекающий по линиям передачи, надежно контролируется амперметром.

Трансформатор тока используется с прибором переменного тока, счетчиками или контрольной аппаратурой, где измеряемый ток имеет такую ​​величину, что измеритель или приборную катушку невозможно сделать с достаточной пропускной способностью по току. Трансформатор тока показан на рисунке ниже.

Первичный и вторичный ток трансформаторов тока пропорциональны друг другу. Трансформатор тока используется для измерения тока высокого напряжения из-за сложности с недостаточной изоляцией самого счетчика. Трансформатор тока используется в счетчиках для измерения силы тока до 100 ампер.

Строительство трансформаторов тока

Сердечник трансформатора тока изготовлен из слоистой кремнистой стали.Для получения высокой степени точности для изготовления стержней используется Permalloy или Mumetal. Первичные обмотки трансформаторов тока пропускают измеряемый ток, и он подключен к главной цепи. Вторичные обмотки трансформатора пропускают ток, пропорциональный измеряемому току, и он подключается к токовым обмоткам счетчиков или приборов.

Первичная и вторичная обмотки изолированы от сердечников и друг от друга.Первичная обмотка - это однооборотная обмотка (также называемая стержневой первичной обмоткой), по которой проходит полный ток нагрузки. Вторичная обмотка трансформаторов имеет большое количество витков.

Соотношение первичного и вторичного тока известно как коэффициент трансформатора тока цепи . Коэффициент текучести трансформатора обычно высокий. Номинальные значения вторичного тока составляют 5, 1 и 0,1 А. Текущие номинальные значения первичной обмотки варьируются от 10 до 3000 А или более.Символическое изображение трансформатора тока показано на рисунке ниже.

Принцип работы трансформатора тока немного отличается от силового трансформатора. В трансформаторе тока полное сопротивление нагрузки или нагрузка на вторичной обмотке немного отличается от силовых трансформаторов. Таким образом, трансформатор тока работает в условиях вторичной цепи.

Нагрузка на груз

Нагрузка трансформатора тока - это величина нагрузки, подключенной ко вторичному трансформатору.Он выражается как мощность в вольт-амперах (ВА). Номинальная нагрузка - это величина нагрузки, указанная на паспортной табличке ТТ. Номинальная нагрузка - это произведение напряжения и тока на вторичной обмотке, когда трансформатор тока подает на прибор или реле максимальное номинальное значение тока.

Влияние открытых вторичных обмоток трансформатора тока

В нормальных условиях эксплуатации вторичная обмотка ТТ подключена к его нагрузке и всегда замкнута. Когда ток течет через первичные обмотки, он всегда течет через вторичные обмотки, и ампер-витки каждой обмотки соответственно равны и противоположны.

Количество витков вторичной обмотки будет на 1% и 2% меньше, чем витков первичной обмотки, и разница будет использоваться в намагничивающем сердечнике. Таким образом, если вторичная обмотка разомкнута и ток течет через первичные обмотки, то размагничивающего потока из-за вторичного тока не будет.

Из-за отсутствия противоамперных витков вторичной обмотки несопротивляющийся первичный MMF создаст аномально высокий магнитный поток в сердечнике. Этот поток вызовет потери в сердечнике с последующим нагревом, и на вторичном выводе будет индуцировано высокое напряжение.

Это напряжение вызвало пробой изоляции, а также в будущем может произойти потеря точности, потому что чрезмерный MMF оставляет остаточный магнетизм в сердечнике. Таким образом, вторичная обмотка ТТ никогда не может быть разомкнута, когда по первичной обмотке проходит ток.

Векторная диаграмма трансформатора тока

Векторная диаграмма трансформатора тока показана на рисунке ниже. Основной поток взят за эталон. Наведенные напряжения в первичной и вторичной обмотках отстают от основного потока на 90º.Величина первичного и вторичного напряжений зависит от количества витков на обмотках. Ток возбуждения индуцируется составляющими намагничивающего и рабочего тока.

где, I s - вторичный ток
E s - вторичное индуцированное напряжение
I p - первичный ток
E p - первичное индуцированное напряжение
K t - коэффициент передачи, количество вторичных витков / количество первичных витков
I 0 - ток возбуждения
I м - ток намагничивания
I w - рабочий элемент
Φ s - главный поток

Вторичный ток отстает от вторичного наведенного напряжения на угол θº.Вторичный ток перемещается в первичную обмотку путем реверсирования вторичного тока и умножения на коэффициент трансформации. Ток, протекающий через первичную обмотку, является суммой возбуждающего тока I 0 и произведения коэффициента трансформации и вторичного тока K t I s.

Ошибка соотношения и фазового угла CT

Трансформатор тока имеет две ошибки - ошибку соотношения и ошибку угла сдвига фаз.

Ошибки соотношения тока - Трансформатор тока в основном обусловлен энергетической составляющей тока возбуждения и обозначается как

Где I p - первичный ток.K t - передаточное число и вторичный ток.

Ошибка фазового угла - В идеальном трансформаторе тока векторный угол между первичным и обратным вторичным током равен нулю. Но в реальном трансформаторе тока существует разность фаз между первичным и вторичным токами, потому что первичный ток также обеспечивает составляющую тока возбуждения. Таким образом, разница между двумя фазами называется ошибкой фазового угла.

Типы трансформаторов тока

Трансформаторы тока в основном подразделяются на три типа, т.е.е., трансформатор тока намотки, трансформатор тока тороидальный и трансформаторы стержневого типа.

1. Трансформатор с обмоткой - В этом трансформаторе первичная обмотка расположена внутри трансформатора. Первичная обмотка имела один виток и была подключена последовательно с проводником, измеряющим ток. Трансформатор с обмоткой в ​​основном используется для измерения тока от 1 до 100 ампер.

2. Стержневой трансформатор тока - Стержневой трансформатор имеет только вторичную обмотку.Проводник, на котором установлен трансформатор, будет действовать как первичная обмотка трансформаторов тока.

3. Тороидальный трансформатор тока - Этот трансформатор не содержит первичных обмоток. Линия, по которой протекает ток в сети, подключается через отверстие или окно трансформаторов. Основным преимуществом этого трансформатора является то, что трансформатор имеет симметричную форму, благодаря чему он имеет низкий поток рассеяния, а значит, и меньшие электромагнитные помехи.

Трансформаторы тока

Этот трансформатор тока является важной частью энергосистемы. Основы трансформатора тока, включая конструкцию, применение, принципы работы, будут рассмотрены в этой статье. Кроме того, будут всесторонне рассмотрены некоторые практические аспекты, такие как заземление и подключение трансформатора тока, а также связанные с этим ошибки.

Мы только что выпустили нашу серию Power Systems Engineering Vlog , и в этой серии мы собираемся поговорить о всевозможных различных исследованиях и комментариях по разработке энергетических систем.Мы рассмотрим различные блоги, написанные AllumiaX. Это весело, это весело, по сути, это видеоблог, и мы надеемся, что вы, , присоединитесь к нам, и получите от этого пользу.

Что такое трансформатор тока & W Почему он используется?

Трансформатор тока

- это измерительный трансформатор, который понижает высокие значения токов до более низких значений.

Как видно из названия, измерительные трансформаторы используются для изоляции измерительных устройств от высоких напряжений и токов, чтобы облегчить измерение электрических величин.

Трансформаторы тока

широко используются для измерения тока и контроля работы электросети. Необходимость в трансформаторе тока оправдана двумя причинами:

  1. Изолирует систему защиты от высоких напряжений и токов, что приводит к уменьшению размера и стоимости защитного оборудования.
  2. Выход трансформатора тока стандартный (т. Е. 1 А или 5 А), что устраняет необходимость в защитном оборудовании, например. реле с разнообразными рабочими значениями.

Конструкция ТТ (трансформатор тока):

Конструкция трансформатора тока очень похожа на обычный трансформатор. Сердечник трансформатора тока изготовлен из слоистой кремнистой стали.

Трансформатор тока (ТТ) в основном имеет первичную обмотку из одного или нескольких витков с большим поперечным сечением. В некоторых случаях перемычка, по которой проходит большой ток, может действовать как первичная обмотка. Он включен последовательно с линией, по которой проходит большой ток.

Вторичная обмотка трансформатора тока состоит из большого количества витков тонкой проволоки с малой площадью поперечного сечения. Обычно он рассчитан на 1А или 5А.

Принцип работы:

Трансформатор тока не только по конструкции похож на обычный трансформатор, но и принцип работы такой же.

Переменный ток в первичных обмотках индуцирует магнитный поток в сердечнике, который передается вторичным обмоткам и индуцирует там переменный ток.

Эти трансформаторы в основном представляют собой повышающие трансформаторы, то есть повышающие напряжение с первичной обмотки на вторичную. Таким образом, ток снижается от первичного к вторичному.

Классификации:

На основе функции:

Измерительный CT:

Трансформатор тока

, используемый для цепей измерения и индикации, обычно называют измерительным CT . У них низкая точка насыщения.В случае неисправности сердечник станет насыщенным, и вторичный ток не повредит подключенные к нему измерительные устройства.

Защита CT:

Трансформатор тока

, используемый вместе с защитными устройствами, называется Protection CT . Назначение - обнаружение токов короткого замыкания в системе и передача сигнала на реле. Поскольку он работает при значениях тока, превышающих его номинальное значение, его сердечник имеет высокую точку насыщения.

На основе конструкции:

Трансформатор тока стержневого типа:

В трансформаторе тока этого типа в качестве первичной обмотки используется фактический кабель или шина главной цепи, что эквивалентно одному витку.Они полностью изолированы от высокого рабочего напряжения.

Трансформатор тока с обмоткой:

Первичная обмотка трансформатора физически соединена последовательно с проводником, по которому проходит измеряемый ток, протекающий в цепи.

Тороидальный / оконный трансформатор тока:

Не содержат первичной обмотки. Вместо этого линия, по которой проходит ток, протекающий в сети, проходит через окно или отверстие в тороидальном трансформаторе.Некоторые трансформаторы тока имеют «разъемный сердечник», который позволяет открывать, устанавливать и закрывать его без отключения цепи, к которой они подключены.

Подключение трансформаторов тока:

ТТ довольно просто подключить к однофазной системе, но для трехфазной системы есть 3 ТТ, которые можно подключить двумя способами:

Звезда (звезда) Подключено:

В случае соединения звездой полярная сторона трансформаторов тока подключается к оборудованию i.е. реле и неполярные стороны закорочены, а затем заземлены. Нейтральная сторона может присутствовать или отсутствовать в трехфазной системе.

Дельта подключено:

При соединении по схеме треугольник ТТ подключаются друг к другу по схеме треугольник, но при подключении учитывается полярность ТТ.

Обычно ТТ подключают по схеме треугольник, если трансформатор подключен по схеме звезды, и наоборот.

Полярность CT:

Как и любой другой трансформатор, ТТ также имеет полярность.Полярность относится к мгновенному направлению первичного тока по отношению к вторичному току и определяется тем, как выводы трансформатора выведены из корпуса.

Все трансформаторы тока имеют вычитающую полярность. Полярность трансформатора тока иногда указывается стрелкой, эти трансформаторы тока следует устанавливать так, чтобы стрелка указывала в направлении протекания тока.

Очень важно соблюдать правильную полярность при установке и подключении трансформаторов тока к реле измерения мощности и защитных реле.

Заземление ТТ:

Заземление трансформатора тока очень важно для безопасности и правильной работы защитных реле.

В соответствии со стандартом заземления трансформатора тока вторичная цепь трансформатора тока должна быть подключена к заземлению станции только в одной точке. Это справедливо независимо от количества вторичных обмоток трансформатора тока, подключенных к цепи.

Нагрузка CT:

Нагрузка трансформатора тока определяется как нагрузка, подключенная к его вторичной обмотке.Обычно выражается в ВА (вольт-ампер).

Короче говоря, соединительные провода и подключенный счетчик образуют нагрузку трансформатора тока. Технически это называется нагрузкой в ​​ВА. Эта нагрузка влияет на точность трансформатора тока. При проектировании трансформатора тока учтены внутренние потери и внешняя нагрузка трансформатора тока.

Нагрузка выражается в ВА путем умножения вторичного тока на падение напряжения на нагрузке (нагрузке) ТТ.Трансформаторы тока делятся на классы на основе точности, которая, в свою очередь, зависит от нагрузки ТТ.

Коэффициент CT:

Коэффициент CT - это отношение первичного входного тока к вторичному выходному току при полной нагрузке. Например, трансформатор тока с соотношением 100: 5 рассчитан на 100 ампер первичной обмотки при полной нагрузке и будет производить 5 ампер вторичного тока, когда 100 ампер проходят через первичную обмотку.

Коэффициент трансформации =

Первичный ток Вторичный ток

Ошибки в CT:

Трансформатор тока имеет две ошибки - ошибку соотношения и ошибку угла сдвига фаз.

Ошибки коэффициента текущей ликвидности

Это в основном связано с энергетической составляющей тока возбуждения и определяется как

. Ошибка соотношения =

K t I s - I p I p

Где I p - первичный ток, K t - коэффициент трансформации, а I s - вторичный ток.

Ошибка фазового угла

В идеальном трансформаторе тока векторный угол между первичным и обратным вторичным током равен нулю.Но в реальном трансформаторе тока существует разница фаз между первичным и вторичным токами, потому что первичный ток также обеспечивает составляющую тока возбуждения. Таким образом, разница между двумя фазами называется ошибкой фазового угла.

Фазорные диаграммы идеального и реального КТ:

Можно определить идеальный трансформатор тока, в котором любое первичное состояние воспроизводится во вторичной цепи с точным соотношением фаз и соотношением фаз.Векторная диаграмма идеального трансформатора тока показана на рисунке 1.

В реальном трансформаторе обмотки имеют сопротивление и реактивное сопротивление, а трансформатор также имеет намагничивающую и потерянную составляющую тока для поддержания магнитного потока (см. Рисунок 2). Следовательно, в реальном трансформаторе соотношение тока не равно соотношению витков, и также существует разность фаз между током первичной обмотки и токами вторичной обмотки, отраженными обратно на первичной стороне. Следовательно, у нас есть ошибка отношения и ошибка угла фазы.

Где:

Kn = соотношение витков = число витков вторичной обмотки / число витков первичной обмотки,

Rs, Xs = сопротивление и реактивное сопротивление вторичной обмотки соответственно,

Rp, Xp = сопротивление и реактивное сопротивление первичной обмотки соответственно,

Ep, Es = первичное и вторичное индуцированные напряжения соответственно,

Tp, Ts = количество витков первичной и вторичной обмоток соответственно,

Ip, Is = токи первичной и вторичной обмоток соответственно,

θ = фазовый угол трансформатора

Φm = рабочий поток трансформатора

δ = угол между вторичным наведенным напряжением и вторичным током,

Io = ток возбуждения,

Im = намагничивающая составляющая возбуждающего тока

Il = составляющая потерь возбуждающего тока,

α = угол между Io и Φm

Вы получите знания в принципах, принципах работы, применениях и размерах трансформатора тока, которые дадут вам возможность прочно разобраться в основах трансформатора тока.Ознакомьтесь с курсом "Основы трансформатора тока" , в котором мы кратко обсудили "Режим эквивалентной схемы трансформатора тока".

Модель КТ:

Трансформатор тока моделируется так же, как и любой другой трансформатор. Модель CT как показано ниже:

X 1 = Первичное реактивное сопротивление утечки

R 1 = Сопротивление первичной обмотки

X 2 = Вторичное реактивное сопротивление утечки

Z 0 = намагничивающее сопротивление

R 2 = Сопротивление вторичной обмотки

Z b = Вторичная нагрузка

Трансформатор тока

(CT) - Принцип работы - Конструкция - Типы трансформатора тока - Теория трансформатора тока - Применение трансформатора тока


Трансформатор тока представляет собой электрическое устройство, которое используется для измерения электрического тока и мощность линий передачи и распределения.КТ в основном используются на сетевые станции, малые электростанции и подстанции для измерения мощности и ток. Трансформатор тока также называется трансформатором серии . потому что он соединен последовательно с любой цепью с этой целью измерения различных параметров электроэнергии . основной обмотка трансформатора тока соединена последовательно с основной линией по которому проходит основной ток. Вторичная обмотка понижается во много раз, как по сравнению с первичным током ТТ.Вторичная обмотка подключена через амперметр для измерения тока или с помощью ваттметра для измерения мощности в цепи или в линии. Принципиальные схемы Применение трансформатора тока (ТТ) показано на рисунке. ниже:

ТЫ ЗНАЕШЬ ?

Один из выводов ТТ подключается к заземляющему стержню или заземляющей пластине, чтобы предотвратить его повреждение во время работы.




Типы трансформаторов тока (ТТ)


Трансформаторы тока (ТТ) внутреннего типа
Трансформаторы тока внутреннего типа устанавливаются на пульты управления и столы управления.Они бывают двух типов рана стержни типа CT и типа CT .
Внутренние трансформаторы тока с обмоткой имеет мало витков на первичной обмотке. Первичный провод закреплен болтами, а вторичная обмотка трансформатора тока состоит из большого количества витков. Для достижения тока возбуждения и высокой точности используется более одного витка. В номиналы этого трансформатора 800 ампер.



Трансформаторы тока стержневые состоят из одного стержня в качестве первичной обмотки.Эта планка подключена последовательно с проводником цепи. Эти CT включают ламинированный сердечник и вторичная обмотка. Эти трансформаторы тока имеют однооборотный ток первичной обмотки . трансформаторы . На рисунке показано поперечное сечение стержневого типа тока. трансформатор следующим образом:



Зажим на тип CT / переносной тип CT


Можно измерить электрический ток в токопровод без разрыва токовой цепи.Ядро нынешнего трансформатор со вторичной обмоткой зажат вокруг основного проводника который действует как первичная обмотка трансформатора тока.



Трансформатор тока проходного типа
Трансформаторы тока проходного типа аналогичны линейным. трансформатор тока. Сердечник и вторичная обмотка смонтированы на единой первичный проводник. Он состоит из круглого сердечника, на котором размещены вторичные намотка на него раненых.Эта вторичная обмотка образует единое целое. Первичная обмотка это единственный проводник между вводами.






Теория трансформатора тока (ТТ)
Эквивалентная схема и векторная диаграмма тока Трансформатор во время работы показан на рисунке ниже:




VP = первичное напряжение питания EP = Индуцированная первичная обмотка Напряжение VS = Напряжение вторичной клеммы ES = индуцированное напряжение вторичной обмотки IP = первичный ток IS = вторичный ток I0 = ток холостого хода IC = основной компонент потерь текущих I M = намагничивающая составляющая тока rP = сопротивление первичной обмотки Обмотка xP = реактивное сопротивление первичной обмотки Обмотка rS = сопротивление вторичного Обмотка xS = Реактивность вторичного Обмотка RC = мнимое сопротивление Представление основных потерь XM = намагничивающая реактивность Re = сопротивление внешней нагрузки включая сопротивление счетчиков, токовых катушек и т. д.xE = реактивность внешнего нагрузка, включая реактивное сопротивление счетчиков, токовых катушек и т. д. NP = количество витков первичной обмотки NS = Номер вторичной обмотки оборотов N = коэффициент трансформации = NS / NP Φ = рабочий поток CT Θ = фазовый угол ТТ δ = фазовый угол между наведенным напряжением вторичной обмотки и ток вторичной обмотки β = фазовый угол цепи вторичной нагрузки α = фазовый угол между током холостого хода I0 и магнитным потоком φ Компонент намагничивания тока находится в фазе с потоком , и поток идет вдоль положительная ось абсцисс.Составляющая потерь в сердечнике опережает намагничивающую составляющую. по 90 o . Сумма составляющей потерь в сердечнике и намагничивания Компонент создает ток холостого хода, который представляет собой фазовый угол магнитного потока. Индуцированное напряжение вторичной обмотки 180 o out фазы с наведенным напряжением первичной обмотки. Вторичный отстает от наведенное напряжение вторичной обмотки под углом δ. Вторичный выход напряжение получается путем вычитания сопротивления вторичной обмотки и падение реактивного напряжения I с r с и I с X с от вторичного наведенного напряжения E с .
Разность фазового угла между первичным током и вторичный ток β. Это фазовый угол нагрузки. Вторичный ток, когда он возвращается к первичной стороне, то смещенный вектор представлен 180 o и обозначен nIs. Фазовый угол разница между первичным током и вторичным обратным током называется фазовый угол ТТ.
Конструкция трансформаторов тока (ТТ)
Конструкция трансформатора тока состоит из множества особенности в соответствии с его дизайном.Особенности конструкции описаны ниже:
Количество первичных ампер-витков
Количество первичных ампер-витков находится в диапазоне 5000 до 10000. Число ампер-витков первичной обмотки определяется первичным Текущий.
Для достижения малых ампер намагничивания витков. Основной материал должен иметь низкое сопротивление и низкие потери в стали. Основные материалы, такие как сплав из железа и никеля, содержащего медь, имеет свойства высокой проницаемости , В трансформаторах тока используются низкие потери и низкая удерживающая способность.
Первичный и вторичный обмотки трансформатора тока расположены близко друг к другу для уменьшения реактивное сопротивление утечки. Провода SWG используются для вторичных обмоток и меди. полоски используются для первичной обмотки. Обмотки рассчитаны на правильное прочность и жесткое крепление без повреждений.
Обмотки трансформатора тока заизолированы изолентой. и лак. Для приложений с более высоким напряжением
требуется масляная изоляция. устройства для обмоток.
Причины ошибок трансформатора тока (КТ)
Ниже перечислены ошибки, вызванные трансформатором тока :
Первичной обмотке трансформатора тока требуется магнита. движущая сила (MMF)
для создания магнитного потока, и эта сила притягивает намагничивание Текущий.
Когда сердечник трансформатора тока насыщается, тогда плотность потока завершает линейную функцию намагничивающей силы и других произошли убытки.Первичные и вторичные потокосцепления различаются из-за утечек поток.
Снижение ошибок в трансформаторах тока (КТ)
Обычно намагничивающая составляющая тока вызывает серьезные ошибки и потери в трансформаторах тока. Итак, следующие методы / схемы используются для уменьшить значение намагничивающей составляющей как можно меньше:
Намагничивающая составляющая тока снижается за счет использования малой мощности. значения плотности потока. Низкая плотность потока достигается за счет использования большого креста раздел сердечника.Вот почему трансформаторы тока спроектированы с низким магнитным потоком. плотности по сравнению с силовыми трансформаторами .
Материал сердечника с высокой проницаемостью
Компонент намагничивания может быть уменьшен за счет использования материалов сердечника с высокой проницаемостью , таких как пермский сплав, Hipernik имеет высокую проницаемость при низких плотностях магнитного потока. Эти материалы часто используются для изготовления токоведущих трансформаторы.
Изменения передаточного числа
Трансформаторы тока улучшены за счет повышения точности количество витков вместо использования более высоких оборотов.Это изменение по очереди сделано во вторичной обмотке трансформаторов тока, потому что количество витков первичной обмотки меньше и если они уменьшаются, это приводит к широкому изменению передаточного отношения.
Конструкция с намотанным сердечником используется для трансформатора тока, чтобы улучшить характеристики намагничивания. Этот тип конструкции используется в распределительные трансформаторы. Кремнистая сталь используется в качестве материала сердечника и используется для переноса в нем флюса. Эта конструкция используется в трансформаторах тока для уменьшить погрешности отношения и фазового угла.
Использование / приложения трансформатора тока (CT)
Трансформаторы тока обычно используются для измерения электрического тока, электроэнергии в сети. станции, электростанции, промышленные электростанции, промышленные диспетчерские для измерение и анализ тока цепи, а также в целях защиты и т. д.

Что нужно знать о трансформаторах тока

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

Устройство трансформатора тока

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

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

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

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

Тороидальный трансформатор тока

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

Трансформатор тока с обмоткой

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

Трансформатор тока стержневого типа

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

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

Типы трансформаторов тока, характеристики, стандарты и соответствие

Целью данного исследования является понимание роли, которую играет важнейший компонент в экосистеме электроснабжения - трансформаторы тока (ТТ) .Подробно обсуждаются принципы работы КТ, различные типы КТ, их различные применения и другие важные аспекты.

Введение в трансформаторы

Рис. Введение в трансформаторы тока

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

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

Трансформаторы

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

Измерительные трансформаторы используются в системах переменного тока для измерения электрических величин i.е. напряжение, ток, мощность, энергия, коэффициент мощности, частота. Измерительные трансформаторы также используются с реле защиты для защиты энергосистемы. Измерительные трансформаторы бывают двух типов - трансформаторы тока и трансформаторы напряжения (или напряжения).

Что такое трансформатор тока?

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

Рис: символ трансформатора тока

Что такое трансформатор потенциала (или напряжения)?

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

Рис. Символ трансформатора напряжения

Как работают трансформаторы тока?

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

Рис. Принцип работы трансформаторов тока

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

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

Трансформаторы тока

в основном представляют собой понижающие трансформаторы, которые принимают на входе низкое напряжение (что означает низкое напряжение) и, следовательно, высокий ток. Таким образом, они также упоминаются как трансформаторы тока низкого напряжения (LTCT) .

Рис: работа трансформатора тока и принципиальная схема

Важные характеристики трансформаторов тока

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

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

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

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

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

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

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

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

Как правильно выбрать трансформатор тока?

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

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

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

Применение трансформатора тока

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

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

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

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

Рис. Трансформаторы тока для измерительных приложений

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

Рис. Защитные трансформаторы тока для приложений защиты электропитания

Некоторые из важных сценариев применения, в которых устанавливаются ТТ:

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

Типы трансформаторов тока

Рис. Типы трансформаторов тока LT

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

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

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

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

Стандарты и соответствие

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

Трансформаторы тока от KSI

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

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

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

KS Instruments имеет команду опытных инженеров, которые могут спроектировать и изготовить нестандартные компоненты для конкретных приложений трансформатора тока .

Характеристики
  • Разработано в соответствии с IS-16227, C-57 или требованиями заказчика
  • Вторичный ток 5А или 1А
  • Первичный ток до 5000 А
  • Вторичная нагрузка от 1 ВА до 30 ВА
  • Могут быть предложены двойные передаточные числа
  • Высокая точность по запросу
  • Монтажная схема предлагается по запросу
  • Конструкционный стиль - Лента из стекловолокна, покрытая лаком, Лента с изоляцией из ПВХ, Литая смола, АБС или стекловолокно, литой
Сертификаты и разрешения
Описание теста Протестировано на Стандартный
1.Обычный тест

2. Кратковременный токовый тест

3. Испытание динамическим током

4. Тест на повышение температуры

Central Power Research
Institute Bengaluru
ИС-16227 Часть-1,2

МЭК 61869

ИС-2705

Ассортимент продукции KSI
ПЕРВИЧНЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА НА РАНУ
Первичный ток Вторичный ток Класс точности Выход (нагрузка)
1A - 200A 1A, 5A Или по требованию заказчика CL-5, CL-3, CL-1, CL-0.5, CL-0,2, CL-0,1, CL-0,5S, CL-0,2S от 1 ВА до 30 ВА
ПЕРВИЧНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА ЗАЩИТЫ НА РАНЕНЫ
Первичный ток Вторичный ток Класс точности Фактор предела точности (ALF) Выход (нагрузка)
1A - 200A 1A, 5A Или по требованию заказчика Стандарт - 5P, 10P, 15P

Special - PS и XPS

5, 10, 15, 20 и 30 от 1 ВА до 30 ВА
Рис. Трансформаторы тока с обмоткой

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

ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА ЗАЩИТНОГО ТИПА КОЛЬЦЕВОГО типа
Первичный ток Вторичный ток Класс точности Фактор предела точности (ALF) Выход (нагрузка) Мин. ID
от 50A до 5000A 1A, 5A Или по требованию заказчика Стандарт - 5П, 10П, 15П,

Special - PS и XPS

5, 10, 15, 20 и 30 от 1 ВА до 30 ВА 30 мм
Рис. Трансформаторы тока кольцевого типа

СУММАТИЧЕСКИЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА
Первичный ток Вторичный ток Класс точности Выход (нагрузка)
1А, 5А

Или по требованию заказчика

1A, 5A Или по требованию заказчика Для серии измерений: CL-1, CL-0.5, КЛ-0,2

Для защитных серий: 5П, 10П, 15П

от 1 ВА до 30 ВА
Рис. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ И ЗАЩИТНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА КОЛЬЦЕВОГО ТИПА Рис. Список специальных серий LTCT Рис. Каталог продукции KSI Карта сайта

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

Автор: Anuradha C

Являясь неотъемлемой частью команды по созданию контента в KS Instruments, Анурадха является корпоративным тренером в области ИТ / телекоммуникаций с более чем 18-летним опытом. Она работала на высших технических и управленческих должностях в Huawei и TCS более 10 лет

Трансформатор тока

- обзор

34.3.1 Трансформаторы тока

Трансформатор тока - это преобразователь тока, который выдает сигнал тока, прямо пропорциональный по величине и фазе току, протекающему в первичной цепи. Он также выполняет еще одну очень важную функцию: сигнал, который он генерирует, должен иметь потенциал земли по отношению к проводнику высокого напряжения. Первичная цепь трансформатора тока должна быть изолирована на том же уровне целостности, что и первичная изоляция системы. Для трансформаторов тока, используемых в системах высокого напряжения, изоляция первичной цепи составляет очень большую часть стоимости трансформатора.

Трансформатор тока - единственный преобразователь тока, широко используемый в высоковольтных сетях. Последние разработки волоконно-оптических высоковольтных преобразователей тока перспективны, но высокая стоимость и сомнительная надежность ограничивают их применение. Однако нет никаких сомнений в том, что в будущих датчиках тока будет использоваться волоконно-оптическая технология.

Трансформатор тока, как следует из названия, является трансформатором. Он почти всегда имеет форму сердечника кольцевого типа, вокруг которого намотана вторичная обмотка.

Первичная обмотка обычно состоит из прямого стержня, проходящего через центр сердечника, который образует один виток первичной обмотки. Для малых первичных токов, обычно ниже 100 А, могут использоваться многооборотные первичные обмотки, состоящие из двух или более витков, чтобы получить на выходе достаточное количество ампер-витков для работы подключенного вторичного оборудования. Для использования при распределительных напряжениях сердечник и вторичная обмотка вместе с выводами вторичной обмотки обычно размещаются над изолятором проходного изолятора прямого высоковольтного проводника, который образует сегрегацию между высоковольтным проводом и землей.Заземленный экран обычно предусмотрен на внешней поверхности ввода, и трансформаторы тока размещаются над этим заземляющим экраном, чтобы гарантировать ограничение активности частичных разрядов высокого напряжения в воздушном зазоре между вводом и обмоткой трансформатора тока. Вторичные обмотки трансформатора тока обычно подключаются к электромагнитным реле. Как правило, они требуют высокого рабочего входа, что требует трансформаторов тока с высокой выходной мощностью (обычно 15 В-А). Более современная защита имеет твердотельную форму и требует гораздо более низкого рабочего сигнала, что позволяет снизить конструкцию трансформатора тока и снизить затраты.Вторичные обмотки трансформаторов тока обычно имеют номинал 1 или 5 А, хотя иногда используются другие номиналы.

Там, где требуются длинные вторичные соединения между трансформатором и реле, вторичная обмотка 1 А является преимуществом для снижения нагрузки на свинец. Холоднокатаное кремнистое железо обычно используется в качестве материала сердечника для защитных трансформаторов тока, но там, где требуется высокая точность измерения, используется легированная сталь очень высокого качества, которую обычно называют «Mumetal».

Для использования при более высоких напряжениях передачи необходимо встроить интегральную изоляцию в трансформатор тока между проводниками высокого напряжения и вторичными обмотками. Эта изоляция почти всегда выполняется в виде пропитанной маслом бумаги, хотя иногда используется газ SF 6 . Стоимость обеспечения герметичной газовой оболочки SF 6 обычно делает изолированные трансформаторы тока SF 6 неэкономичными.

Существуют две основные конструкции трансформаторов тока с масляной пропиткой и бумажной изоляцией для напряжения передачи: форма с действующим резервуаром и форма с мертвым резервуаром.

В корпусе под напряжением сердечник и обмотка размещаются на том же уровне, что и первичный проводник, который проходит через центр сборки. Ясно, что сердечник и обмотки должны иметь потенциал земли. Обычно они заключены в металлический корпус, имеющий длинную вертикальную металлическую трубку, через которую выводы вторичной обмотки проходят на базовый уровень. Этот корпус и вертикальная металлическая труба затем имеют очень много слоев бумаги, обернутых вокруг них, чтобы сформировать основную первичную изоляцию.Слои из алюминиевой фольги, регулирующие напряжение, наматываются между слоями бумаги, чтобы гарантировать равномерное распределение напряжения от потенциала земли на нижнем конце сборки до линейного потенциала на верхнем конце.

Изолированный трансформатор тока в сборе затем помещается в изолятор, имеющий металлический верхний узел, через который проходит первичный провод. Этот проводник электрически соединен с верхним узлом с одной стороны и изолирован с другой для предотвращения короткозамкнутого витка трансформатора тока.

Перед установкой верхней крышки весь трансформатор в сборе помещается под вакуум на несколько дней, чтобы обеспечить полное удаление влаги из бумаги. Затем сборка заполняется под вакуумом высококачественным изоляционным маслом для предотвращения образования пузырьков воздуха. После заполнения трансформатора доверху он герметизируется. Для расширения и сжатия масла в его герметичном отсеке предусмотрена какая-то форма расширительного узла. Это может быть сильфон или герметичная азотная подушка.Трансформатор тока может также включать в себя индикатор уровня масла, позволяющий контролировать утечку масла, и систему обнаружения газа, позволяющую контролировать образование газообразных продуктов в результате частичного пробоя диэлектрика.

В версии с мертвым баком сердечник и обмотки трансформатора тока размещаются внизу, заземление, конец сборки, а изоляция между первичной и вторичной обмотками в этом случае размещается вокруг первичного проводника высокого напряжения, а не узла сердечника и обмотки .Центральная часть изолированного высоковольтного первичного проводника, на котором размещаются сердечник и обмотки, должна иметь потенциал земли. Изоляция первичного проводника высокого напряжения должна иметь градацию по обе стороны от сердечника и обмоток. Между слоями бумаги вставлены обертки из алюминиевой фольги, чтобы обеспечить необходимую градацию от потенциала земли в центральной части до линейного потенциала на обоих концах. Чтобы узел первичного проводника высокого напряжения мог быть помещен в вертикальный изолятор, узел изгибается «шпилькой».Изолированная бумага фактически наматывается на проводник, уже сформированный в эту форму шпильки. Затем ножки этого изолированного узла открываются, чтобы можно было надеть сердечник и обмотки.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *