Устройство трансформатора тока: Трансформатор тока — устройство, принцип работы и виды

Содержание

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.

Устройство трансформатора тока | Полезные статьи

Понравилось видео? Подписывайтесь на наш канал!

На промышленных предприятиях часто возникает необходимость производить замеры параметров электросети (напряжение, ток, активная и реактивная мощность). Но из-за больших нагрузок подключать измерительные приборы напрямую нельзя. В таких случаях в помощь инженерам приходят измерительные трансформаторы тока, которые устанавливают в электросеть для уменьшения ее параметров. Итак, в данной статье мы рассмотрим устройство и принцип работы трансформатора, предназначенного для измерения параметров электрической сети.

Конструкция трансформатора тока

В начале расскажем об устройстве измерительного трансформатора. Итак, трансформатор подобного типа включает следующие части:

 

• корпус, выполненный из самозатухающего трудногорючего материала;

• магнитопровод (сердечник), изготовленный из пластин электротехнической стали;

• вторичная обмотка, представленная в виде эмальпровода, намотанного на сердечник.

От количества намотанных витков зависит коэффициент трансформации;

• клеммы "И1" и "И2", на которые выведены концы вторичной обмотки; 

• первичная обмотка, выполненная в виде покрытой изоляцией прямолинейной шины. В некоторых моделях вместо шины используют проходное отверстие, через которое пропускают изолированный провод в один или несколько витков. Также применяется гибкая или жесткая изолированная или же неизолированная шина.

Принцип работы измерительного трансформатора тока

Рассмотрим, как работает измерительный трансформатор (ТТ). При подаче питания ток I1 начинает протекать по шине, преодолевая сопротивление (активное, индуктивное, емкостное), тем самым создавая магнитный поток Ф1. Расположенный перпендикулярно сердечник улавливает этот магнитный поток и преобразовывает электрическую энергию в магнитную. При этом преобразование происходит с минимальными потерями.

 

Магнитный поток, образованный в магнитопроводе, проходит поперек перпендикулярно расположенных витков эмалированного провода вторичной обмотки.

Это приводит к возникновению ЭДС Е2 (электродвижущей силы), а она в свою очередь способствует  возникновению тока I2 в эмальпроводе. При протекании ток таким же образом преодолевает активно-индуктивное и емкостное сопротивление (полное) вторичной обмотки Z2, а также сопротивление нагрузки Zн измерительного прибора (это может быть, к примеру, амперметр). На измерительном же приборе отображается ток первичной обмотки, который уменьшен на коэффициент трансформации. 

Опасные факторы при работе трансформатора тока

Существует два условия, несоблюдение которых может привести к электрическим травмам обслуживающего персонала:

 

1. Обязательное заземление вторичной обмотки трансформатора. Данное требование применяется в связи с тем, что магнитопровод, выполненный из технической электропроводящей стали, является связующим звеном и обеспечивает соединение первичной и вторичной обмоток магнитным путем. При повреждении изоляции эмалированного провода, из которого выполнена вторичная обмотка, возникает опасность получения электрических травм обслуживающим персоналом и (или) повреждения оборудования.
Чтобы избежать таких ситуаций, необходимо выполнить заземление любого вывода (клемма "И1" или "И2") вторичной обмотки ТТ, чтобы обеспечить стекание через него высоковольтного потенциала во время аварийных ситуаций.

 

2. Обязательное закорачивание вторичных обмоток трансформатора, если не подключен измерительный прибор. Данное требование применяется в связи с тем, что если по первичной обмотке протекает ток, то на клеммах "И1" и "И2", на которые выведены концы вторичной обмотки, возникает потенциал, порой достигающий нескольких тысяч Вольт. Это также привести к электрическим травмам.

 

Мы рассказали, как устроен измерительный трансформатор тока, а также о том, в чем заключается работа трансформатора. Вы также можете посмотреть наше видео, в котором детально показан трансформатор тока, его конструкция и принцип работы.

 

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:

Назначение, устройство и схема трансформаторов тока

Автор Фома Бахтин На чтение 3 мин. Просмотров 7.2k. Опубликовано Обновлено

Назначение трансформаторов тока заключается в преобразовании (пропорциональном уменьшении) измеряемого тока до значений, безопасных для его измерения. Другими словами, трансформаторы тока расширяют пределы измерения измерительных приборов – электросчётчиков.

Простой пример необходимости использования трансформаторов тока – когда ввиду большой потребляемой мощности, значение измеряемого тока превышает допустимое, безопасное для прибора учёта. Т. е. при прямом включении нагрузки такой потребляемой мощности, токовые катушки счётчика попросту сгорят, что приведёт к его выходу из строя.

В этом случае электросчётчик подключается через трансформаторы тока. См. ПОДКЛЮЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОСЧЁТЧИКОВ.

Устройство и схема трансформатора тока. Основной элемент конструкции трансформатора тока – это магнитопровод с двумя несвязанными между собой обмотками (первичная W1 и вторичная W2).

Первичная обмотка – имеет большее сечение и меньшее количество витков,  включается последовательно – в разрыв цепи (контакты Л1 и Л2), вторичная – к токовым катушкам электросчётчика (контакты И1, И2).

Первичная обмотка трансформатора тока может быть рассчитана  на ток от 5 до 15 000 А. Вторичная, включаемая в измерительную цепь – обычно, на 5 А. Их отношение (тока первичной обмотки к токам вторичной) называют коэффициентом трансформации.

Таким образом, для правильного расчёта потреблённой электроэнергии разницу в показаниях электросчётчика нужно умножить на коэффициент трансформации. Например, для трансформаторов тока 100/5, коэффициент трансформации будет равен 20.

Стоит заметить, что по исполнению и способу подключения в качестве  первичной обмотки трансформатор тока может иметь проходную шину, которая проходит через его корпус, или-же отсутствовать вовсе. В этом случае имеется «окно» – отверстие, в которое пропускается питающий провод или шина.

Применение трансформаторов тока должно быть обоснованным, т. к. предполагает  дополнительные материальные расходы, помимо затрат на их  приобретение.

Согласно новых правил, при наличии в измерительном комплексе трансформаторов тока и трансформаторов напряжения для ввода в эксплуатацию электроустановки необходим паспорт-протокол измерительного комплекса.

Паспорт-протокол измерительного комплекса должен выдаваться после соответствующей проверки лицензированной организацией – электролабораторией, зарегистрированной в Ростехнадзоре.

Документ этот далеко не бесплатный, кроме того, периодически требующий продление. Таким образом, применение трансформаторов тока в измерительных цепях электроустановок целесообразно, скорее, на крупных предприятиях с действительно большой нагрузкой.

В быту же, проще всего установить электросчётчик прямого включения, т. е. обойтись без трансформаторов тока. В настоящее время выпускаются трёхфазные электросчётчики с номинальным электрическим током до 100 А.

Электросчётчик с таким резервом по амперажу способен выдержать практическую любую нагрузку, применяемую в быту. Никакой дополнительной документации и измерений и в этом случае не требуется.

Трансфоматоры тока- устройство и сборка схемы.


Работа и устройство трансформаторов тока.


Трансформаторы тока. Подключение. Ассортимент


Конструкция трансформаторов тока | Электрические аппараты | Обладнання

Сторінка 49 із 54

 

 

 

 

 

 

 

22. 5. КОНСТРУКЦИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА

 

 

 

 

 

Различают одновитковые и многовитковые трансформаторы тока. В одновитковом ТТ первичная обмотка может быть выполнена в виде стержня, шины или пакета шин. Примером такого исполнения является трансформатор типа ТПОЛ-10 с номинальным напряжением 10 кВ (рис. 22.15), который используется как проходной изолятор при переходе линии из одного помещения в другое.
Применение литой эпоксидной изоляции позволяет сильно упростить конструкцию и технологию производства по сравнению со сборными ТТ с фарфоровой изоляцией. Первичная обмотка-стержень 4, магнитопроводы / и крепежное кольцо 3 устанавливаются в специальную форму и заливаются жидкой смесью эпоксидной смолы, пылевидного кварцевого песка и отвердителя. После затвердения и полимеризации эта смесь приобретает высокие электрические и механические свойства.

 

 

 

 

 


Рис. 22.15. Одновитковый трансформатор тока типа ТПОЛ-10

По сути дела ТТ по рис. 22.15 имеет два независимых трансформатора, параметры которых могут быть различными. Магнитопроводы трансформатора выполняются в.виде двух тороидальных сердечников /, навитых лентой из текстурованного материала, например марки 3413.
Если вторичная обмотка 2 равномерно распределена на тороидальном магнитопроводе, то ее индуктивное сопротивление х2 в схеме замещения равно нулю, что позволяет снизить погрешность измерения ТТ. Конструкция допускает установку нескольких ТТ с разными параметрами на одной стержневой первичной обмотке.
Электродинамическая стойкость одновитковых ТТ достаточно высока, так как на первичную обмотку действуют силы только от подводящих шин и соседних фаз. При трехфазном КЗ между стержнями первичных обмоток соседних фаз возникает электродинамическая сила. Кроме того, на конец стержня передаются силы, действующие на подводящую шину, которая одним своим концом укреплена на ближайшем опорном изоляторе, вторым — на стержне ТТ,
Электродинамическая стойкость, гарантированная заводом-изготовителем, относится обычно к определенному расстоянию между фазами и определенной длине шины, соединяющей опорный изолятор с ТТ [3.1 J. Недостаток одновитковых ТТ заключается в большой погрешности при малом номинальном первичном токе, поскольку wt = \. Поэтому одновитковые трансформаторы тока применяются при токах 400 А и более. При первичном токе более 2 кА применяются одновитковые шинные трансформаторы тока. В качестве первичной обмотки используется пакет шин распределительного устройства, который проходит через окно магнитопровода. Электродинамическая стойкость такого ТТ определяется механической прочностью шин, их креплением и заводом не нормируется.
Одновитковые трансформаторы тока могут быть встроенными. В этом случае используются токоведущий стержень и изолятор другого аппарата или оборудования (выключателя, силового трансформатора, проходного изолятора и др.). Расположение четырех таких трансформаторов в выключателе показано на рис. 18 2. Применение встроенных ТТ дает большой экономический эффект.
На проходном изоляторе встроенных ТТ, как правило, устанавливается несколько ТТ, вторичные обмотки которых можно соединять последовательно или параллельно При последовательном соединении вторичных обмоток коэффициент трансформации не изменяется, так как удваивается число первичных и вторичных витков. Вторичный ток сохраняется неизменным, а вторичная ЭДС удваивается, что позволяет увеличить в 2 раза вторичную мощность. Для встроенных ТТ это очень важно, так как они удалены от реле и измерительных приборов, благодаря чему сопротивление соединяющих проводов получается большим. При параллельном соединении вторичных обмоток коэффициент трансформации уменьшается, так как первичные обмотки включаются последовательно. При этом вторичный ток двух ТТ увеличивается. Это дает возможность получить вторичный ток, приближающийся к стандартному значению 5 А, например при первичном токе /том=200 А.
Вторичные обмотки имеют отводы, которые позволяют в небольшом диапазоне регулировать коэффициент трансформации.
При малых первичных токах (ниже 400 А) для получения высокого класса точности применяются многовитковые трансформаторы тока. При любом значении первичного тока необходимая для данного класса точности первичная МДС Ft получается за счет увеличения числа витков первичной обмотки W\. На рис. 22.16 показан многовитковый трансформатор на напряжение 10 кВ. На прямоугольном шихтованном магнитопроводе / расположена вторичная обмотка 2. Первичная обмотка 3 выполняется из медной шины. Первичная обмотка выведена на контакты 5, вторичная — на контакты 6. Все детали ТТ залиты эпоксидным компаундом 4.


Рис. 22.16. Многовитковый трансформатор тока

При КЗ на витки первичной обмотки действуют разрывающие электродинамические силы, что снижает стойкость ТТ Кроме того, на первичной обмотке из-за ее относительно большой индуктивности может появиться значительное падение напряжения. Это является недостатком данной конструкции ТТ.
При напряжении 35 кВ и выше для открытых установок применяются ТТ с масляной изоляцией. Наиболее распространены ТТ так называемого звеньевого типа (рис. 22.17). Три тороидальных магнитопровода / со вторичными обмотками 2 охвачены первичной обмоткой 4, выполняемой мягким многожильным проводом и обычно имеет несколько параллельных ветвей (на рис. 22.17 две ветви). При переходе с параллельного соединения на последовательное первичный номинальный ток трансформатора уменьшается в 2 раза.
Первичная и вторичная обмотки изолируются кабельной бумагой 5 толщиной 0,12 мм.


Рис. 22.17. трансформатор тока звеньевого типа

Рис. 22.18. Трансформатор тока типа ТФН-35


Рис. 22 19. Двухступенчатый каскадный трансформатор тока:
а — принципиальная схема; б — общая компоновка

После наложения изоляции магнитопровод с обмотками крепится к основанию ТТ с помощью лап 3. К этому же основанию крепится фарфоровый кожух, который защищает обмотки от воздействия окружающей среды. Внутренняя полость ТТ после вакуумной сушки заполняется трансформаторным маслом. Масло пропитывает кабельную бумагу и заполняет все пустоты. Такие ТТ выполняются на напряжение до 220 кВ. Общий вид ТТ типа ТФН-35 на напряжение Uном=35 кВ представлен на рис. 22.18. Здесь 1 — вывод ветвей первичной обмотки; 2 — вывод первичной обмотки; 3 — магнитопровод; 4 — вторичная обмотка; 5 — изоляция из кабельной бумаги; 6 — фарфоровая покрышка; 7 — трансформаторное масло.
С ростом поминального напряжения стоимость ТТ возрастает примерно пропорционально квадрату напряжения, в основном за счет изоляции. Поэтому при напряжении Uном >220 кВ применяют каскадные трансформаторы тока. На рис. 22.19,6 показан двухступенчатый каскадный ТТ на напряжение 500 кВ. Схема включения обмоток дана на рис. 22.19, а. Здесь Wi — первичная обмотка верхней ступени; и>2 — вторичная обмотка верхней ступени; w3 — первичная обмотка нижней ступени; а>4, ws — вторичные обмотки нижней ступени; RH — нагрузка ТТ. Общая компоновка показана на рис. 22.19,6. Каждая ступень представляет собой ТТ на напряжение 250/]ЛЗкВ, аналогичный показанному на рис. 22.17. Вторичная обмотка первой ступени питает первичную обмотку второй ступени. При перевозке каждая ступень, залитая маслом, доставляется к месту установки отдельно. Стоимость двухступенчатого трансформатора примерно в 2 раза меньше, чем одноступенчатого. Недостатком каскадного ТТ является увеличение погрешности из-за увеличения сопротивления обмоток.
В связи с повышением номинального напряжения до 1150 кВ и выше представляется целесообразным переход на ТТ с оптико-электронной системой. Датчик тока может находиться под высоким потенциалом и модулировать световой поток, подаваемый с земли по волоконному световоду (внешняя модуляция). В другом варианте датчик тока сам вырабатывает модулированный световой поток, который по световоду передается на потенциал земли (внутренняя модуляция) [18.2]. Однако вследствие сложности такие системы пока широкого применения не получили.

Устройство трансформатора тока, типы и подключение обмоток, испытания и поверка

электрика, сигнализация, видеонаблюдение, контроль доступа (СКУД), инженерно технические системы (ИТС)

Трансформаторы тока (ТТ) представляет собой устройства, обеспечивающие пропорциональное соответствие вторичных и первичных токовых значений. Основной нагрузкой токовых трансформаторов являются цепи измерения и защиты.

Включение первичной обмотки производится в рассечку (разрыв) измеряемой линии, то есть последовательно. Вторичная обмотка трансформатора тока образует так называемые токовые цепи схем защиты и измерений.

Одной из особенностей ТТ является то, что цепи их вторичных обмоток при работе токового трансформатора строго запрещено размыкать.

Это влечёт за собой повышение напряжения вплоть до пробоя изоляции, а также повреждение магнитопровода вследствие перегрева.

Существуют специальные правила работы в токовых цепях. При необходимости отключить измерительный прибор или реле, включенные в токовую цепь, необходимо сначала закоротить выводы вторичной обмотки.

В релейных шкафах для соединения токовых цепей используются клеммники особой конструкции. В них предусмотрены дополнительные зажимы, позволяющие устанавливать закорачивающие перемычки до разрыва токовой цепи.

Токовый трансформаторный преобразователь, работающий в измерительных цепях, относится к средствам измерений со всеми вытекающими последствиями:

  • измерительные трансформаторы тока подлежат регулярной процедуре поверки;
  • измерительные трансформаторы, также как любое средство измерений имеют определённый класс точности.

Если быть более точным, класс точности присваивается не трансформатору тока, а отдельно взятой его вторичной обмотке. Дело в том что ТТ, особенно высоковольтный, представляет собой достаточно объёмную конструкцию, занимающую место в распределительном устройстве.

С другой стороны, вторичные токовые параметры нужны для измерений и работы различных защит, причём каждая защита подключена к отдельной обмотке. Поэтому обычно используются многообмоточные ТТ.

Каждая из вторичных обмоток имеет свой класс точности и предназначена для подключения определённых цепей. Например, согласно требованию ПУЭ, обмотки токовых трансформаторов, использующиеся в цепях коммерческого учёта должны иметь класс точности не хуже 0,5.

Счётчики технического учёта допускается подключать через трансформаторы тока с обмотками класса 1,0. Если для технического учёта используются встроенные ТТ, допускается использовать их обмотки, которые имеют класс точности хуже 1,0. Это распространяется на случаи, когда для достижения более высокого класса требуется установка дополнительных комплектов трансформаторов.

ТТ, использующиеся в цепях приборов релейной защиты и автоматики, называются защитными.

КОНСТРУКЦИИ И УСТРОЙСТВО ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА

Конструктивную основу ТТ составляют магнитные сердечники, выполненные из тонколистовой электротехнической стали. Форма магнитного сердечника может быть прямоугольной либо тороидальной (имеющей форму бублика). В первом случае сердечник набирается из пластин, во втором – свивается из тонкой стальной ленты.

Вторичная обмотка наматывается на сердечник, первичная же может иметь различные конструкции:

  • одновитковую;
  • многовитковую.

Одновитковые конструкции подразделяются на стержневые и шинные устройства. В первом варианте внутри корпуса трансформатора через магнитопровод проходит стержень, на концах которого оборудованы линейные зажимы.

Во втором случае роль первички играет токоведущая шина распределительного устройства, то есть при монтаже он просто одевается на шину.

Исполнение может быть предназначено для наружной или внутренней установки. Кроме этого бывают встроенные варианты, располагающиеся внутри высоковольтных выключателей и вводах силовых трансформаторов. Классификация устройств по способу установки делит их на проходные и опорные.

Конструкции проходного типа используются в случаях, когда токопровод должен пройти через стену, потолок или перегородку распределительного устройства. То есть, проходные одновременно играют роль проходных изоляторов. Устройства опорного типа устанавливаются на несущие опорные конструкции распределительных устройств и сами служат опорой токоведущим шинопроводам.

ТТ выпускаются на все классы напряжений. Эти устройства предназначены для преобразования первичных токовых параметров различных уровней, но при этом токовый номинал вторичной обмотки составляет 1 ампер или 5 ампер. Наибольшее распространение получили устройства со вторичным токовым номиналом 5 ампер.

Большинство измерительных приборов предназначены для работы совместно с пятиамперными устройствами. Например, счётчики, подключаемые через трансформаторы тока, рассчитаны на номинал тока 5 ампер.

Коэффициенты трансформации принято указывать в виде дроби. В числителе ставится номинал в амперах для первичной цепи, в знаменателе – ток вторички. Например, 100/5, 500/5. Номинальное напряжение и коэффициент трансформации ТТ являются основными техническими параметрами этих устройств. Вторичные обмотки токовых трансформаторов должны быть заземлены на месте установки.

К особой категории относятся трансформаторы тока нулевой последовательности. Эти устройства представляют собой тороидальные сердечники с намотанной на них вторичной обмоткой. То есть, конструктивно они не отличаются от некоторых обычных типов . Разница заключается в том, что при установке через такой «бублик» пропускается не шина одной из фаз, а трёхжильный кабель целиком.

При работе электрооборудования распределительного устройства в нормальном режиме магнитные поля трёх фаз дают при сложении нулевой результат. Синфазные токи во всех фазах трёхфазной системы фиксируются трансформатором тока нулевой последовательности только при однофазных замыканиях на землю. Такие типы не используются для целей измерения, а только в цепях защит.

ИСПЫТАНИЯ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ТОКА

Перед вводом в работу ТТ подвергается стандартной процедуре проверок и испытаний. Объём предпусковых испытаний включает следующие виды работ:

  • проверка уровня изоляции;
  • замеры сопротивления вторичных обмоток;
  • проверка коэффициента трансформации;
  • снятие вольт - амперной характеристики.

Проверка изоляции производится с применением мегаомметра на 2500 вольт. При этом ориентируются на нормы, указанные в заводской документации. Испытания изоляции повышенным напряжением производится в сборе после монтажа в распределительном устройстве.

Сопротивление вторичных обмоток измеряется высокоточными мостами постоянного тока. Полученные результаты сравнивают с данными заводских замеров, приведённых в паспорте устройства. Результат, приведённый к температуре 20оС не должен отличаться от заводского более, чем на 2%.

Коэффициент трансформации трансформатора тока проверяется путём прогрузки первичным током. В ходе такой проверки все вторичные обмотки должны быть закорочены либо подключены к амперметрам. Коэффициент определяют как отношение первичного и вторичного токовых значений.

Вольт – амперная характеристика (ВАХ) позволяет выявить неисправности, например, межвитковое замыкание. В ходе данного испытания определяется намагничивающая характеристика. При этом снимаются значения напряжений обмотки при изменении токовых параметров.

Результаты предпусковых испытаний оформляются протоколами установленной формы. Выдаваться протоколы должны организацией, выполняющей пуско-наладочные работы. Организация должна обладать соответствующей лицензией.

© 2012-2021 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов


Устройство, назначение и принцип работы трансформаторов тока

Трансформаторы тока широко используются в современной энергетике как оборудование по изменению различных электрических параметров в аналогичные с сохранением основных значений. Работа оборудования базируется на законе индукции, который актуален для полей магнитного и электрического типа, меняющихся синусоидально. Трансформатор преображает первичное значение тока с соблюдением модуля и передачи угла пропорционально исходным данным. Выбирать оборудование требуется, исходя из сферы использования приборов и количества подключенных потребителей.

Что такое трансформатор тока?

Данное оборудование используется в промышленности, городских коммуникациях и инженерных сетях, на производстве и в других сферах для подачи тока с определенными физическими параметрами. Подача напряжения производится на витки первичной обмотки, где в результате воздействия магнитного излучения образуется переменный ток. Это же излучение проходит по остальным виткам, за счет чего происходит движение сил ЭДС, а при закоротивших вторичных витках или при подключении к электроцепи в системе появляется вторичный ток.

Современные трансформаторы тока позволяют преобразовывать энергию с такими параметрами, чтобы ее применение не позволило нанести вред оборудованию, которое работает на ней. Кроме того, они дают возможность измерить повышенную нагрузку с максимальной безопасностью для техники и персонала, поскольку витки первичного и вторичного ряда имеют надежную изоляцию друг от друга.

Назначение трансформаторов

Определить, для чего нужен трансформатор тока, достаточно просто: сфера применения включает все отрасли, в которых происходит преобразование энергетических величин. Эти устройства относятся к числу вспомогательного оборудования, которое используется параллельно с измерительными приборами и реле при создании цепи переменного тока. В этих случаях трансформаторы преобразуют энергию для более удобной расшифровки параметров или соединения оборудования с разными характеристиками в одну цепь.

Также выделяют измерительную функцию трансформаторов: они служат для запуска электроцепей с повышенным напряжением, к которым требуется подключить измерительные приборы, но не представляется возможным сделать это напрямую. Основная задача таких трансформаторов – передача полученной информации о параметрах тока на приборы для измерительных манипуляций, которые подсоединены к обмотке вторичного типа. Также оборудование дает возможность контролировать ток в цепи: при использовании реле и достижении максимальных токовых параметров активируется защита, выключающая оборудование во избежание перегорания и нанесения вреда персоналу.

Принцип работы

Действие такого оборудования основано на законе индукции, согласно которому напряжение попадает на первичные витки и ток преодолевает создаваемое сопротивление обмотки, что вызывает формирование магнитного потока, передающегося на магнитопровод. Поток идет в перпендикулярном направлении относительно тока, что позволяет минимизировать потери, а при пересечении им витков вторичной обмотки активируется сила ЭДС. В результате ее воздействия в системе появляется ток, который сильнее сопротивления катушки, при этом напряжение на выходной части вторичных витков снижается.

Простейшая конструкция трансформатора, таким образом, включает сердечник из металла и пару обмоток, не соединенных друг с другом и выполненных в виде проводки с изоляцией. В некоторых случаях нагрузка идет только на первичные, а не вторичные витки: это так называемый холостой режим. Если же ко вторичной обмотке подсоединяют оборудование, потребляющее энергию, по виткам проходит ток, который создает электродвижущая сила. Параметры ЭДС обусловлены количеством витков. Соотношение электродвижущей силы для первичных и вторичных витков известно как коэффициент трансформации, вычисляется по отношению их числа. Регулировать напряжение для конечного потребителя энергии можно, изменяя число витков первичной либо вторичной обмотки.

Классификация трансформаторов тока

Существует несколько типов такого оборудования, которые разделяются по ряду критериев, включая назначение, метод монтажа, число ступеней преобразования и иные факторы. Перед тем как выбрать трансформатор тока, требуется учесть эти параметры:

  • Назначение. По этому критерию выделяют измерительные, промежуточные и защищающие модели. Так, устройства промежуточного типа используются при подключении приборов для вычислительных действий в системах релейной защиты и прочих цепях. Отдельно выделяют лабораторные трансформаторы, которые обеспечивают повышенную точность показателей, имеют большое количество коэффициентов преобразования.
  • Способ установки. Существуют трансформаторы для внешнего и внутреннего монтажа: они не только по-разному выглядят, но и имеют различные показатели устойчивости к внешним воздействиям (так, устройства для уличной эксплуатации имеют защиту от осадков и перепадов температур). Также выделяют накладные и портативные трансформаторы; последние имеют сравнительно небольшую массу и габариты.
  • Тип обмотки. Трансформаторы бывают одно- и многовитковыми, катушечными, стержневыми, шинными. Отличаться может как первичная, так и вторичная обмотка, также отличия касаются изоляции (сухая, фарфоровая, бакелитовая, масляная, компаундовая и пр.).
  • Уровень ступеней трансформации. Оборудование бывает одно- и двухступенчатым (каскадным), предел напряжения 1000 В может быть минимальным либо, напротив, максимальным.
  • Конструкция. По этому критерию выделяют две разновидности трансформаторов тока – масляные и сухие. В первом случае витки обмотки и магнитопровод находятся в емкости, содержащей специальную маслянистую жидкость: она играет роль изоляции и позволяет регулировать рабочую температуру среды. Во втором случае охлаждение происходит воздушным путем, такие системы применяют в промышленных и жилых зданиях, поскольку масляные трансформаторы нельзя устанавливать внутри по причине повышенной пожарной опасности.
  • Вид напряжения. Трансформаторы могут быть понижающими и повышающими: в первом случае напряжение на первичных витках снижено, а во втором – повышено.
  • Еще один вариант классификации – выбор трансформатора тока по мощности. Этот параметр зависит от назначения оборудования, количества подключенных потребителей, их свойств.

Параметры и характеристики

При выборе такого оборудования требуется учитывать основные технические параметры, влияющие на спектр применения и стоимость. Главные качества:

  • Номинальная нагрузка, или мощность: подбор по этому критерию можно сделать, воспользовавшись сравнительной таблицей характеристик трансформаторов. Значение параметра определяет другие токовые характеристики, поскольку строго нормируется и служит для определения нормального функционирования оборудования в выбранном классе точности.
  • Номинальный ток. Этот показатель определяет, в течение какого периода прибор может функционировать, не перегреваясь до критичных температур. В трансформаторном оборудовании, как правило, заложен солидный запас по уровню нагрева, при перегрузке до 18-20% работа происходит в нормальном режиме.
  • Напряжение. Показатель важен для качества обмоточной изоляции, обеспечивает бесперебойное функционирование техники.
  • Погрешность. Это явление возникает по причине воздействия магнитного потока, показатель погрешности является разницей между точными данными первичного и вторичного тока. Усиление магнитного потока в трансформаторном сердечнике способствует пропорциональному возрастанию погрешности.
  • Коэффициент трансформации, представляющий собой соотношение тока в первичных и во вторичных витках. Реальное значение коэффициента отличается от номинала на величину, равную степени потерь при преобразовании энергии.
  • Предельная кратность, выраженная в отношении первичного тока в действительном виде к номиналу.
  • Кратность тока, возникающего в витках обмотки вторичного типа.

Определяются ключевые данные трансформатора тока схемой замещения: она позволяет изучить характеристики оборудования в разных режимах, от холостого хода до полной нагрузки.

Главные показатели обозначают на корпусе прибора в виде специальной маркировки. Также она может содержать данные о способе подъема и монтажа оборудования, предостерегающие сведения о повышенном напряжении на вторичных витках (свыше 350 Вольт), информацию о наличии заземляющей площадки. Маркировка преобразователя энергии наносится в виде наклейки или с помощью краски.

Возможные неисправности

Как любое другое оборудование, трансформаторы время от времени выходят из строя, и им требуется квалифицированное обслуживание с диагностикой. Перед тем как проверить устройство, необходимо знать, какие бывают поломки, какие признаки им соответствуют:

  • Неравномерный шум внутри корпуса, потрескивание. Это явление обычно говорит об обрыве заземляющего элемента, перекрытии на корпус с витков обмотки или ослаблении прессовки листов, служащих для магнитопровода.
  • Слишком большой нагрев корпуса, увеличение силы тока на стороне потребления. Проблема может быть вызвана замыканием обмотки из-за износа или механического повреждения изоляционного слоя, частыми перегрузками, возникающими вследствие короткого замыкания.
  • Трещины изоляторов, скользящие разряды. Они появляются при не выявленном до старта эксплуатации производственном браке, набросе инородных предметов и перекрытием между вводом фаз разного значения.
  • Выбросы масла, в ходе которых разрушается мембрана выхлопной конструкции. Проблема объясняется межфазовым замыканием, происходящим по вине износа изоляции, снижением масляного уровня, перепадами напряжения или появлением сверхтоков при условии появления короткого замыкания сквозного типа.
  • Протечки масляной жидкости из-под прокладок или в кранах трансформатора. Основные причины – некачественная сварка узлов, слабое уплотнение, разрушение прокладок или непритертые крановые пробки.
  • Включение реле газозащиты. Такое явление возникает при разложении масла, которое происходит по причине обмоточного замыкания, обрыва цепи, выгорания контактов переключающего устройства или в случае замыкания на трансформаторный корпус.
  • Выключение реле газовой защиты. Проблему вызывает активное разложение масляной жидкости в результате межфазового замыкания, перенапряжения внутренней или внешней части либо вследствие так называемого «пожара стали».
  • Сработавшая дифференциальная защита. Эта неисправность появляется при пробое на вводный корпус, при перекрытии между фазами или в иных случаях.

Чтобы максимально повысить эффективность функциональности прибора, требуется регулярно выполнять поверку, используя тепловизор: оборудование позволяет диагностировать снижение качества контактов и уменьшение рабочей температуры. В ходе поверки специалисты выполняют следующий спектр манипуляций:

    1. Снятие показателей по напряжению и силе тока.
    2. Проверка нагрузки с использованием внешнего источника.
    3. Определение параметров в рабочей схеме.
    4. Вычисление коэффициента трансформации, сравнение и анализ показателей.

Расчет трансформатора

Основной принцип работы этого устройства определяется формулой U1/U2=n1/n2, элементы которой расшифровывают следующим образом:

  • U1 и U2 – напряжение первичных и вторичных витков.
  • n1 и n2 – их количество на обмотках первичного и вторичного типа соответственно.

Для определения площади сечения сердечника используют другую формулу: S=1,15 * √P, в которой мощность измеряют в ваттах, а площадь – в квадратных сантиметрах. Если сердечник, использующийся в оборудовании, имеет форму буквы Ш, показатель сечения вычисляют для среднего стержня. При определении витков в обмотке первичного уровня применяют формулу n=50*U1/S, при этом компонент 50 не является неизменяемым, в расчетах для профилактики появления электромагнитных помех рекомендуется ставить вместо него значение 60. Еще одна формула – d=0,8*√I, в которой d – это сечение провода, а I – показатель силы тока; она используется для вычисления диаметра кабеля.

Полученные при расчетах цифры доводят до круглых значений (например, расчетную мощность в 37,5 Вт округляют до 40). Округление допустимо исключительно в большую сторону. Все указанные формулы применяют для подбора трансформаторов, работающих в сети 220 Вольт; при сооружении высокочастотных линий используют другие параметры и расчетные методы.

Устройства для измерения трансформаторов тока

Главная »Справочная информация» Примечания по применению »Измерения трансформаторов тока

Трансформатор тока (CT) используется для измерения переменного тока в однофазных или трехфазных цепях сети. ТТ обычно имеет вторичную обмотку переменного тока 1 А или 5 А, которая подключается к измерителю тока, мощности или энергии. Это позволяет размещать счетчик вдали от сетевой проводки. Доступны трансформаторы тока различных размеров и стилей со стандартными соотношениями от 50: 5 до 4000: 5.Модели с разъемным сердечником легко модернизируются вокруг существующей проводки. Модели с твердым сердечником предлагают более низкую стоимость.

Некоторые системы мониторинга поставляются с трансформаторами тока с выходом напряжения. Полная шкала на этих устройствах не стандартизирована, но обычно находится в пределах 0,3–2 В переменного тока. Несмотря на отсутствие стандартизации, использование ТТ с выходом по напряжению дает несколько преимуществ. Это устраняет необходимость в толстых проводах или высоком номинальном токе в ВА. Выходное напряжение также позволяет увеличить расстояние между ТТ и измерителем.Еще одно соображение - разомкнутый вторичный контур ТТ на 1 А или 5 А может создавать опасное высокое напряжение. Модели с выходным напряжением ограничены безопасным уровнем.

Трансформаторы тока различаются по размеру (номинальное значение в ВА), коэффициенту передачи и точности. Номинальная мощность в ВА определяет максимальное вторичное сопротивление (провод + клемма + сопротивление измерителя), которое может работать с заявленной точностью. Измерительные ТТ указаны для коэффициента мощности 0,9 при 60 Гц. Релейные ТТ указаны на 0,5 пФ.

В преобразователях тока

также используется трансформатор с одножильным или раздельным сердечником для измерения переменного тока.Однако у них есть схема для преобразования выходного сигнала в сигнал постоянного тока низкого уровня, будь то вольт или мА. Модели с выходным напряжением постоянного тока или током 1 мА могут иметь автономное питание. Для моделей с выходом 4–20 мА постоянного тока обычно требуется внешний источник питания.

См. Информацию о продукте для трансформаторов тока или преобразователей переменного тока.

Указания по применению трансформатора тока

и таблица длин проводов (pdf) Номинальные характеристики трансформатора тока
для двигателей различных размеров (pdf)

Каковы функции трансформатора тока?

Обновлено 14 декабря 2020 г.

Пол Дорман

Трансформатор тока (CT) - это трансформатор, который измеряет ток другой цепи.Он подключен к амперметру (A на схеме) в своей собственной цепи для выполнения этого измерения. Непосредственное измерение высоковольтного тока потребует включения измерительных приборов в измеряемую цепь - ненужная трудность, которая приведет к потере самого тока, который должен быть измерен. Кроме того, тепло, выделяемое в измерительном оборудовании из-за высокого тока, может давать ложные показания. Косвенное измерение тока с помощью трансформатора тока гораздо практичнее.

Взаимосвязь трансформаторов напряжения и тока

Функцию трансформатора тока (ТТ) можно лучше понять, сравнив его с более широко известным трансформатором напряжения (ТН).Вспомните, что в трансформаторе напряжения переменный ток в одной цепи создает переменное магнитное поле в катушке в цепи. Катушка намотана вокруг железного сердечника, который передает магнитное поле, почти не уменьшенное, на другую катушку в другой цепи, в которой нет источника питания.

Напротив, отличие ТТ в том, что схема с питанием фактически имеет один контур. Цепь с питанием проходит через железный сердечник только один раз. Таким образом, трансформатор тока является повышающим трансформатором.

Формулы ТТ и ТН

Напомним также, что ток и количество витков в катушках в ТН могут быть связаны как:

i_1N_1 = i_2N_2

Это потому, что для катушки (соленоида):

B = \ mu Ni

, где mu означает постоянную магнитной проницаемости. Небольшая интенсивность B теряется от одной катушки к другой с хорошим железным сердечником, поэтому уравнения B для двух катушек фактически равны, что дает нам первое соотношение.

Однако N 1 = 1 для первичной обмотки в случае трансформатора тока. Является ли одиночная линия электропередачи эквивалентом одной петли? Сводится ли последнее уравнение к i 1 = i 2 N 2 ? Нет, потому что это было основано на уравнениях соленоида. Для N 1 = 1 более подходящей является следующая формула:

B = \ frac {\ mu i} {2 \ pi r}

, где r - расстояние от центра провода до точки, где B измеряется или измеряется (железный сердечник в корпусе трансформатора).Итак:

\ frac {i} {2 \ pi r} = i_2N_2

i 1 , следовательно, просто пропорционально измеренному амперметром значению i 2 , сокращая измерение тока до простого преобразования.

Использует общий трансформатор

Одной из основных функций трансформатора тока является определение тока в цепи. Это особенно полезно для мониторинга высоковольтных линий по всей электросети. Другое повсеместное использование трансформаторов тока - это бытовые электросчетчики.ТТ соединен с измерителем, чтобы измерить, какое потребление электроэнергии заряжает покупатель.

Безопасность электрических инструментов

Другой функцией трансформаторов тока является защита чувствительного измерительного оборудования. Увеличивая количество (вторичных) обмоток, N2, можно сделать ток в ТТ намного меньше, чем ток в измеряемой первичной цепи. Другими словами, когда N 2 повышается, i 2 понижается.

Это важно, потому что сильный ток выделяет тепло, которое может повредить чувствительное измерительное оборудование, такое как резистор в амперметре.Уменьшение i2 защищает амперметр. Это также предотвращает снижение точности измерения из-за тепла.

Защитные силовые реле

ТТ, обычно устанавливаемые в специальный корпус, называемый шкафом ТТ, также защищают основные линии электросети. Реле максимального тока - это тип защитного реле (переключателя), которое отключает автоматический выключатель, если ток высокого напряжения превышает определенное заданное значение. Реле максимального тока используют трансформатор тока для измерения тока, поскольку ток высоковольтной линии нельзя измерить напрямую.

Типы, характеристики, стандарты и соответствие трансформаторов тока

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. Первичный подключен к источнику питания, а вторичный подключен 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 для передачи энергии, измерительные трансформаторы находят основное применение для измерения тока и напряжения .

Измерительные трансформаторы используются в системах питания переменного тока для измерения электрических величин, то есть напряжения, тока, мощности, энергии, коэффициента мощности, частоты. 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 (P.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 заключается в понижении напряжения 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

- это в основном понижающие трансформаторы, которые принимают на входе низкое напряжение (что означает низкое напряжение) и, следовательно, высокий ток. Таким образом, их также называют Трансформаторы тока низкого напряжения (LTCT) .

Рис: работа трансформатора тока и принципиальная схема

Важные характеристики трансформаторов тока

Коэффициент тока - Также известный как коэффициент витков (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.

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

Например, трансформатор тока с соотношением I p / 5A будет выдавать 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 ампер, это приведет к току 5 ампер 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 - A 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

Обмотка первичной обмотки - 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.

Кольцевой 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 из КСИ

KS Instruments является ведущим игроком в разработке и производстве высокоточных трансформаторов тока серии для измерения и защиты. Продукты KSI CT выпускаются в виде корпусов 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 разработать и изготовить нестандартные компоненты для конкретных приложений трансформатора тока .

Характеристики
  • Разработано в соответствии с IS-16227, C-57 или требованиями заказчика
  • Вторичный ток 5A или 1A
  • 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 стеклонаполненный нейлон
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
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА ДЛЯ ПЕРВИЧНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ НА РАНЫ
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 РАНЫ
Первичный ток Вторичный ток Класс точности Коэффициент 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

КОЛЬЦЕВОЙ ТИП ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА
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

КОЛЬЦЕВОЙ ТИП ЗАЩИТНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА
Первичный ток Вторичный ток Класс точности Коэффициент 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

СУММИРУЕМЫЕ 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 продукции 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 нестандартные трансформаторы тока низкого напряжения для решения ваших задач проектирования.
Не стесняйтесь сообщить нам свои индивидуальные требования, чтобы мы могли предложить свое решение!

Автор: Анурадха 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

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 с разомкнутой цепью

ОПАСНО: Трансформаторы тока должны оставаться закороченными до тех пор, пока не будут подключены к вторичной цепи. ТТ 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: оконный, проходной, стержневой и намотанный . 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 - это наиболее распространенные трансформаторы тока, встречающиеся 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.

Для установки оконных трансформаторов с твердым сердечником необходимо отключить первичный провод. Трансформаторные трансформаторы тока с оконным разделением сердечника 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 КТ

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 трансформаторов тока для компенсации малых токов, согласования различных коэффициентов передачи трансформаторов тока в суммирующих приложениях или для изоляции различных цепей трансформатора тока.

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


CT Класс напряжения

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 ТТ

Коэффициент трансформации трансформатора тока - 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 через первичную обмотку протекает 300 ампер.

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 . Другие страны приняли выход на 1 усилитель .

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 вывод X1 находятся на одной стороне трансформатора. 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.

Условные обозначения на электрическом чертеже полярности трансформатора тока

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 трансформатора тока

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

  1. Отключите все питание перед проверкой и подключите аналоговый вольтметр к вторичной клемме проверяемого ТТ. Положительная клемма измерителя подключена к клемме X1 трансформатора тока, а отрицательная клемма подключена к X2 .
  2. Пропустите кусок провода через верхнюю сторону окна CT и на мгновение коснитесь положительным концом 9-вольтовой батареи со стороной h2 (иногда отмеченной точкой) и отрицательным концом к 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.

Преобразователи точности измерения
Точность измерения

ТТ рассчитана на указанные стандартные нагрузки и спроектирована так, чтобы обеспечивать высокую точность от очень низкого тока до максимального номинального тока ТТ. Из-за своей высокой степени точности эти трансформаторы тока обычно используются коммунальными предприятиями для целей 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 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 передаточного числа может быть в четыре раза больше указанного значения, в зависимости от подключенной нагрузки и тока короткого замыкания. Обычно это оконные, проходные или стержневые трансформаторы тока.

3. Максимальное бремя

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 полное сопротивление Ом . Например, коэффициент трансформатора тока 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 протекает 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 ТТ
  1. Определите нагрузку устройства, подключенного к ТТ, в ВА или сопротивлении Ом.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 оставить комментарий.

Трансформатор тока (CT) - конструкция и принцип работы

Трансформатор тока (CT) - это тип трансформатора, который используется для измерения переменного тока. Он производит переменный ток (AC) во вторичной обмотке, который пропорционален переменному току в первичной обмотке. Трансформаторы тока, наряду с трансформаторами напряжения или потенциала, являются измерительными трансформаторами.

Трансформаторы тока предназначены для создания уменьшенной копии тока в линии высокого напряжения и изоляции измерительных приборов, счетчиков, реле и т. Д., от цепи питания высокого напряжения
.

Большие переменные токи, которые нельзя измерить или пропустить через обычный амперметр, а также токовые катушки ваттметров, счетчиков энергии можно легко измерить с помощью трансформаторов тока вместе с обычными приборами низкого диапазона.

Связано: Принцип работы трансформатора

Обозначение трансформатора тока / принципиальная схема

Принципиальная схема трансформатора тока

Трансформатор тока (CT) в основном имеет первичную обмотку из одного или нескольких витков с большим поперечным сечением.В некоторых случаях перемычка, по которой проходит большой ток, может выступать в качестве первичной обмотки. Он включен последовательно с линией, по которой проходит большой ток. Конструкция трансформатора тока

и обозначение цепи Обозначения схем трансформатора тока в соответствии со стандартами IEEE и IEC

Вторичная обмотка трансформатора тока состоит из большого количества витков тонкого провода с малой площадью поперечного сечения. Обычно он рассчитан на 5А. Он подключен к катушке амперметра нормального диапазона.

Связано: Почему вторичная обмотка трансформатора тока (ТТ) не должна быть разомкнута?

Принцип работы трансформатора тока

Эти трансформаторы в основном являются повышающими трансформаторами i.е. повышение напряжения от первичной до вторичной. Таким образом, ток уменьшается от первичного к вторичному.

Итак, с текущей точки зрения, это понижающий трансформатор, значительно понижающий значение тока от первичной к вторичной.

Пусть,

N 1 = Число витков первичной обмотки

N 2 = Число витков вторичной обмотки

I 1 = Ток первичной обмотки

I 2 = Ток вторичной обмотки

Для трансформатора,

I 1 / I 2 = N 2 / N 1

Поскольку N 2 очень велико по сравнению с N 1 , отношение I 1 к I 2 также очень высока для трансформаторов тока.Такой коэффициент тока указывается для представления диапазона трансформатора тока.

Например, рассмотрим диапазон 500: 5, тогда он означает, что C.T. понижает ток от первичной к вторичной в соотношении 500 к 5.

I 1 / I 2 = 500/5

Зная этот коэффициент тока и показания счетчика на вторичной обмотке, фактический протекающий высокий ток в линии через первичный можно получить.

Типы трансформаторов тока

В зависимости от области применения трансформаторы тока можно в целом разделить на два типа:

  1. Внутренние трансформаторы тока
  2. Внешние трансформаторы тока

Внутренние трансформаторы тока

Спроектированные трансформаторы тока для установки внутри металлических шкафов известны как внутренние трансформаторы тока.

В зависимости от метода изоляции они могут быть дополнительно классифицированы как:

  • Ленточная изоляция
  • Литая смола (эпоксидная, полиуретановая или полибетонная)

С точки зрения конструкции трансформаторы тока для внутренних помещений можно разделить на следующие категории: следующих типов:

  1. Шина Тип CT : ТТ, имеющие шину подходящего размера и материал, используемый в качестве первичной обмотки, известны как ТТ стержневого типа. Пруток может иметь прямоугольное или круглое сечение.
  2. ТТ с прорезью / окном / кольцом : ТТ, имеющие отверстие в центре для прохода через него первичного проводника, известны как ТТ «кольцевого типа» (или «типа« прорезь / окно »).
  3. ТТ с обмоткой : ТТ, имеющий более одного полного витка первичной обмотки, намотанной на сердечник, известен как ТТ с обмоткой. Присоединительные первичные клеммы могут быть аналогичны клеммам трансформатора тока стержневого типа, или для этой цели могут быть предусмотрены прямоугольные контактные площадки.

Трансформатор тока для наружной установки

Эти трансформаторы тока предназначены для наружного применения.Они используют трансформаторное масло или любую другую подходящую жидкость для изоляции и охлаждения. ТТ, погруженный в жидкость, который герметичен и не связан с атмосферой, известен как герметично закрытый ТТ.

Маслоналивные трансформаторы тока наружной установки далее классифицируются как

  1. с активным баком типа CT
  2. с мертвым баком типа CT

Большинство трансформаторов тока наружной установки представляют собой высоковольтные трансформаторы тока. В зависимости от области применения они далее подразделяются на:

  1. Измерительный трансформатор тока
  2. Защитный трансформатор тока
Трансформатор тока резервуара под напряжением

В этой конструкции измерительных трансформаторов резервуар, в котором размещены сердечники, находится под напряжением системы.ТТ живого резервуара показан на рисунке. Следует отметить, что проходной изолятор этого ТТ может повредиться при транспортировке, так как его центр тяжести находится на большой высоте.

Трансформатор тока живого резервуара
Трансформатор тока мертвого резервуара

В конструкции трансформаторов тока мертвого резервуара резервуар, в котором размещены сердечники, поддерживается под потенциалом земли.

На рисунке показана конструкция «мертвого» резервуара (с одной втулкой), монтаж которой аналогичен конструкции «живого» резервуара, но здесь центр тяжести расположен низко.Следовательно, этот тип ТТ не повреждается при транспортировке.

Трансформатор тока с мертвым резервуаром

На рисунке показан трансформатор тока с мертвым резервуаром (с двумя проходными изоляторами), который имеет очень компактные размеры и может быть установлен на стальной конструкции рядом с автоматическими выключателями наружной установки.

ТТ, имеющий более одной жилы и более одной вторичной обмотки, известен как многожильный ТТ (например, ТТ, имеющий измерительные и защитные жилы).

Трансформатор трансформатора тока, в котором более одного коэффициента передачи можно получить путем повторного включения или заделки лентой в первичной или вторичной обмотке, известен как измерительный трансформатор с несколькими коэффициентами (например,г. ТТ с коэффициентом 800-400-200 / 1 А). В таких трансформаторах следует избегать обмотки первичной обмотки изолентой, насколько это допускается конструкцией.

Измерительный трансформатор, предназначенный для двойной цели измерения и защиты, известен как измерительный трансформатор двойного назначения.

ТТ с разъемным измерительным сердечником, используемый для измерения тока в шине, известен как ТТ с разъемным сердечником. Пружинное действие ТТ с разъемным сердечником позволяет оператору использовать этот ТТ для охвата токоведущей шины низкого напряжения, не останавливая прохождение тока.

Измерительный трансформатор тока и защита CT

Трансформатор тока в некоторой степени похож на силовой трансформатор, поскольку оба зависят от одного и того же основного механизма электромагнитной индукции, но имеют значительные различия в их конструкции и работе.

Трансформатор тока, используемый для измерительных и показывающих цепей обычно называют измерительным ТТ .

Трансформатор тока, используемый вместе с защитными устройствами обозначается как Protection CT .

ТТ измерительного класса имеет гораздо меньшую емкость ВА, чем ТТ класса защиты. Измерительный трансформатор тока должен быть точным во всем диапазоне, например: от 5% до 125% нормального тока. Другими словами, его намагничивающий импеданс при низких уровнях тока (и, следовательно, низких уровнях магнитного потока) должен быть очень высоким.

ТТ с измерительным сердечником разработан для более точной работы в указанном диапазоне номинального тока. Когда ток превышает это значение, измерительный сердечник становится насыщенным, тем самым ограничивая уровень тока в устройстве.Это защищает подключенные приборы учета от перегрузки при протекании тока уровня повреждения. Он предохраняет счетчик от чрезмерных крутящих моментов, которые могут возникнуть во время этих неисправностей.

Измерительный трансформатор тока класса

Напротив, для трансформатора тока класса защиты ожидается, что линейный отклик будет в 20 раз больше номинального тока. Его характеристики должны быть точными в диапазоне нормальных токов и до токов короткого замыкания. В частности, для трансформаторов тока степени защиты намагничивающее сопротивление должно поддерживаться на высоком уровне в диапазоне токов порядка токов короткого замыкания.

Защита класса CT

Защитный сердечник разработан для преобразования сигнала без искажений даже в диапазон перегрузки по току. Это позволяет защитным реле точно измерять значение тока короткого замыкания даже в условиях очень высокого тока.

Для измерения трансформаторов тока требуется точность в пределах нормального рабочего диапазона до 125 процентов от номинального тока. Для сверхтоковых условий, помимо этого, точность не требуется, скорее, должно быть насыщение в сердечнике, чтобы снять напряжение с подключенных приборов из-за перегрузки по току.

Точность не требуется для токов ниже номинального значения для защитных трансформаторов тока. Но должна быть точность при всех более высоких значениях тока, вплоть до максимального первичного тока, равного максимальному уровню неисправности системы.

Решение о том, следует ли использовать ТТ двойного назначения для измерения и защиты, зависит от различных факторов, таких как конструкция, стоимость и место, а также от способности прибора выдерживать кратковременные перегрузки по току.

Трансформаторы тока класса T и класса C

Стандарты ANSI / IEEE классифицируют трансформаторы тока на два типа:

  1. Трансформатор тока класса T
  2. Трансформатор тока класса C

Как правило, трансформатор тока класса T представляет собой трансформатор тока с обмоткой с одним или более витков первичной обмотки, намотанных на сердечник.Это связано с большим потоком утечки в активной зоне. Из-за этого единственный способ определить его производительность - это проверить. Другими словами, стандартные кривые рабочих характеристик нельзя использовать с трансформаторами тока такого типа.

Для ТТ класса C буквенное обозначение «C» означает, что поток утечки незначителен. ТТ класса C являются более точными ТТ стержневого типа. В таких трансформаторах тока поток утечки из сердечника остается очень небольшим. Для таких трансформаторов тока характеристики можно оценить по стандартным кривым возбуждения.Кроме того, погрешность соотношения поддерживается в пределах ± 10% для стандартных условий эксплуатации.

Конструкция трансформатора тока

Как мы обсуждали выше, для внутренних трансформаторов тока используются три типа конструкций:

  1. Обмотка CT
  2. Тороидальный (оконный) тип CT
  3. Штанговый тип CT

Трансформатор тока с обмоткой - Первичная обмотка трансформатора физически соединена последовательно с проводником, по которому проходит измеряемый ток, протекающий в цепи.Величина вторичного тока зависит от коэффициента трансформации трансформатора.

Трансформатор тока тороидального (оконного) типа - Не содержит 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 его открывать, устанавливать и закрывать без отключения цепи, к которой они подключены.

ТТ с обмоткой Тороидальный (оконный) Тип ТТ с шиной Тип CT

Преобразователь тока со стержневой повернуть.Они полностью изолированы от высокого рабочего напряжения системы и обычно прикрепляются болтами к токоведущему устройству.

1. Трансформатор тока с обмоткой

В конструкции с обмоткой первичная обмотка намотана более чем на один полный оборот сердечника.

Трансформатор тока с обмоткой

Конструкция трансформатора тока с обмоткой показана выше.

В трансформаторе тока с обмоткой низкого напряжения вторичная обмотка намотана на бакелитовый формирователь.Тяжелая первичная обмотка наматывается непосредственно на верхнюю часть вторичной обмотки с соответствующей изоляцией между ними.

В противном случае первичная обмотка наматывается полностью отдельно, а затем заклеивается лентой из подходящего изоляционного материала и собирается с вторичной обмоткой на сердечнике.

Трансформаторы тока могут быть кольцевого или оконного типа. Некоторые часто используемые формы для штамповки трансформаторов тока оконного типа показаны на рисунке ниже.

Материал сердечника для намотки - железо-никелевый сплав или ориентированная электротехническая сталь.Перед установкой вторичной обмотки на сердечник ее изолируют с помощью концевых хомутов и кольцевых обмоток из прессованного картона. Такие картоны обеспечивают дополнительную изоляцию и защиту обмотки от повреждений из-за острых углов.

2. Трансформатор тока стержневого типа

В трансформаторе тока этого типа первичная обмотка представляет собой не что иное, как стержень подходящего размера. Конструкция представлена ​​на рисунке.

Трансформатор тока стержневого типа

Изоляция первичной обмотки стержневого типа представляет собой трубку из бакелизированной бумаги или смолу, непосредственно отформованную на стержне.Такая первичная обмотка стержневого типа является неотъемлемой частью трансформатора тока. Сердечник и вторичная обмотка в линейном трансформаторе одинаковы.

Штамповки, используемые для пластин в трансформаторах тока, должны иметь большую площадь поперечного сечения, чем у обычных трансформаторов. Благодаря этому сопротивление чередующихся углов остается минимально возможным. Следовательно, соответствующий ток намагничивания также невелик.

Обмотки расположены очень близко друг к другу, чтобы уменьшить реактивное сопротивление утечки.Чтобы избежать эффекта короны, в трансформаторе стержневого типа внешний диаметр трубки сохраняется большим.

Обмотки сконструированы таким образом, чтобы без повреждений они могли выдерживать силы короткого замыкания, которые могут быть вызваны коротким замыканием в цепи, в которую вставлен трансформатор тока.

При малых линейных напряжениях для изоляции используются лента и лак. Для линейных напряжений выше 7 кВ используются масляные трансформаторы тока или трансформаторы тока с композитным наполнением.

Конструкция высоковольтного трансформатора тока наружной установки

Использование / преимущества трансформатора тока

Трансформаторы тока широко используются для измерения тока и контроля работы электросети.

Применение различных типов трансформаторов тока

Наряду с выводами напряжения, коммерческие трансформаторы тока приводят в действие ватт-часы электросетей практически в каждом здании с трехфазным питанием и однофазным питанием более 200 ампер.

Высоковольтные трансформаторы тока монтируются на фарфоровых или полимерных изоляторах, чтобы изолировать их от земли.

Трансформаторы тока могут быть установлены на выводах низкого или высокого напряжения силового трансформатора.

Часто несколько трансформаторов тока устанавливаются в виде «стека» для различных целей. Например, защитные устройства и коммерческие измерительные приборы могут использовать отдельные трансформаторы тока для обеспечения изоляции между измерительными и защитными цепями и позволяют использовать трансформаторы тока с различными характеристиками (точность, характеристики перегрузки) для устройств.

Применение высоковольтных трансформаторов тока

Идеально для установки в точках измерения благодаря очень высокой точности.

Отличная частотная характеристика; идеально подходит для контроля качества электроэнергии и измерения гармоник.

Подходит для установки в фильтры постоянного и переменного тока на преобразовательных подстанциях для проектов HVDC.

Примеры применения:

  1. Защита высоковольтных линий и подстанций.
  2. Защита конденсаторных батарей.
  3. Защита силовых трансформаторов.
  4. Учет доходов.

Конструкция, работа, типы и их применение

Трансформатор - это электрическое устройство, используемое для передачи электроэнергии из одной цепи в другую без изменения ее частоты, что достигается за счет электромагнитной индукции.В основном трансформаторы бывают двух типов: с оболочкой и с сердечником. Основная функция - повышать и понижать напряжение. Для целей измерения используются измерительные трансформаторы, поскольку эти трансформаторы измеряют ток, напряжение, энергию и мощность. Они используются в различных приборах вместе, таких как вольтметр, амперметр, ваттметр и измеритель энергии. Эти трансформаторы подразделяются на два типа, а именно трансформатор тока и трансформатор напряжения.


Что такое трансформатор тока?

Определение: Измерительный трансформатор, который используется для генерации переменного тока во вторичной обмотке трансформатора, известен как трансформатор тока.Он также известен как последовательный трансформатор, поскольку он включен последовательно со схемой для измерения различных параметров электроэнергии. Здесь ток во вторичной обмотке пропорционален току в первичной обмотке. Они используются для уменьшения токов высокого напряжения до токов низкого напряжения.

Устройство с трансформатором тока

Принцип работы

Принцип работы трансформатора тока несколько отличается по сравнению с обычным трансформатором напряжения.Как и трансформатор напряжения, он имеет две обмотки. Когда переменный ток подается через первичную обмотку, может генерироваться переменный магнитный поток, тогда переменный ток будет индуцироваться во вторичной обмотке. В этом типе сопротивление нагрузки очень мало. Таким образом, этот трансформатор работает в условиях короткого замыкания. Таким образом, ток во вторичной обмотке зависит от тока в первичной обмотке, но не зависит от сопротивления нагрузки.


Конструкция трансформатора тока

Конструкция этого трансформатора включает в себя различные особенности, основанные на конструкции, такие как первичные ампер-витки, сердечник, обмотки и изоляция.

Конструкция трансформатора тока
Обороты в первичном амперах

№ Количество ампер-витков в первичной обмотке трансформатора колеблется от 5000 до 10000, поэтому они определяются через первичный ток.

Сердечник

Для достижения низких скручиваний в амперном намагничивании материал сердечника должен иметь низкие потери в стали и низкое сопротивление. Материалы сердечника, такие как никель и сплав железа, обладают разными свойствами, такими как низкие потери и высокая проницаемость.


Обмотки

Реактивное сопротивление утечки в трансформаторе можно уменьшить, разместив обмотки близко друг к другу.Провода, используемые в первичной обмотке, представляют собой медные ленты, а для вторичной обмотки используются провода SWG. Эти обмотки можно спроектировать для обеспечения надлежащей прочности и фиксированных связей без каких-либо повреждений.

Изоляция

Обмотки трансформатора изолированы лаком и лентой. Приложения с высоким напряжением нуждаются в изоляционных устройствах, которые поглощаются маслом, используемым для обмоток.

Сердечник трансформатора может быть спроектирован из слоистой кремнистой стали.Первичная обмотка трансформатора несет ток и подключена к главной цепи. Ток во вторичной обмотке пропорционален току в первичной обмотке, и он подключен к счетчикам или приборам.

Первичная и вторичная обмотки изолированы от жил. Первичная обмотка включает один виток, по которому проходит полный ток нагрузки, тогда как вторичная обмотка включает несколько витков.
Соотношение тока в первичной и вторичной обмотках называется коэффициентом трансформации тока.Обычно коэффициент тока трансформатора высокий. Номинальный ток во вторичной обмотке составляет 0,1 А, 1 А и 5 А, тогда как номинальный ток в первичной обмотке находится в диапазоне от 10 А до 3000 А.

Типы трансформаторов тока

Они подразделяются на четыре типа, включая следующие.

Внутренний трансформатор тока

Внутренний трансформатор применяется в цепях низкого напряжения. Они подразделяются на разные типы, такие как рана, окно и стержень. Подобно базовому типу, намотанный тип включает две обмотки, такие как первичная и вторичная.Они используются для суммирования из-за высокой точности и высоких значений скручивания первичного тока.

Штыревой трансформатор включает первичную шину с вторичными сердечниками. В этом типе стержень является важной частью. Точность этого трансформатора может быть снижена из-за намагничивания сердечника. Оконный тип может быть установлен в области первичного проводника, так как эти трансформаторы могут быть спроектированы без первичной обмотки.

Эти типы трансформаторов доступны в исполнении со сплошным и разъемным сердечником.Перед подключением этого типа трансформатора необходимо отсоединить первичный проводник, тогда как в случае разъемного сердечника его можно установить непосредственно в области проводника, не разъединяя его.

Трансформаторы тока наружной установки

Трансформаторы наружного типа используются в высоковольтных цепях, таких как подстанции и распределительные устройства. Они доступны в двух типах, а именно с масляной изоляцией и элегазовой изоляцией. Трансформаторы с элегазовой изоляцией имеют меньший вес по сравнению с маслонаполненными трансформаторами.

Бак-пик может быть подключен к первичному проводнику, который известен как трансформатор тока конструкции под напряжением. В этой конструкции используются небольшие вводы, потому что и резервуар, и первичный провод имеют одинаковый потенциал. Для ТТ с несколькими коэффициентами используется первичная обмотка с разъемным типом.

Таким образом, отводы расположены на баке, предназначенном для первичной обмотки, так что с помощью этих трансформаторов можно получить переменный коэффициент тока. После того, как ответвления поданы на вторичную обмотку, рабочие ампер-витки могут быть изменены при подаче на первичную обмотку, поэтому неиспользуемое медное пространство можно оставить, за исключением самого низкого диапазона.

Изолирующий трансформатор тока

Этот тип трансформатора аналогичен линейному типу, в котором сердечник и вторичная обмотка расположены в области первичного проводника. Вторичная обмотка трансформатора может быть превращена в круглый сердечник, в противном случае имеющий форму кольца. Он подключается к высоковольтному вводу в автоматических выключателях, силовых трансформаторах, распределительном устройстве или генераторах.

Как только проводник протекает через проходной изолятор, он действует как первичная обмотка, и расположение сердечника может быть выполнено путем включения изолирующей втулки.Эти типы трансформаторов используются в цепях высокого напряжения для реле, поскольку они не дороги.

Переносные трансформаторы тока

Эти типы трансформаторов представляют собой высокопрецессионные трансформаторы, которые в основном используются для анализаторов мощности и высокоточных амперметров. Эти трансформаторы доступны в различных типах, таких как гибкий, переносной с зажимом и с разъемным сердечником. Диапазон измерения тока для портативных трансформаторов тока составляет от 1000 до 1500 A. Эти трансформаторы в основном используются для обеспечения изоляции измерительных приборов от цепей с высоким напряжением.

Ошибки трансформатора тока

Ошибки, возникшие в этом трансформаторе, включают следующее.

  • Первичная обмотка этого трансформатора требует MMF (магнитодвижущей силы) для создания магнитного потока, который потребляет ток намагничивания.
  • Ток холостого хода трансформатора включает в себя элемент, связанный с потерями в сердечнике, и возникает гистерезис и потери на вихревые токи.
  • Когда сердечник трансформатора насыщается, плотность потока намагничивающей силы может быть остановлена, и могут возникнуть другие потери.

Применение трансформаторов тока

Эти трансформаторы используются для измерения электроэнергии в электростанциях, промышленных предприятиях, сетевых станциях, диспетчерских в промышленных предприятиях для измерения и анализа протекания тока в цепи, а также в целях защиты.

Часто задаваемые вопросы

1). В чем разница между CT и PT?

Трансформатор трансформатора тока изменяет высокое значение тока на низкое значение тока, тогда как трансформатор тока изменяет высокое значение напряжения на низкое.

2). Является ли трансформатор тока повышающим трансформатором?

В принципе, ТТ - это повышающий трансформатор

3). Почему ТТ подключается последовательно?

ТТ подключается последовательно через линию для изменения линейного тока до типичных 1/5 ампер, подходящих для счетчика, иначе реле. Эти трансформаторы используются для расчета огромного тока, протекающего по проводнику.

4). Что такое коэффициент CT?

Это отношение первичного тока i / p к вторичному току o / p при полной нагрузке

5).Почему ТТ используется на подстанции?

Этот трансформатор используется для измерения и защиты на подстанции

Таким образом, это все об обзоре трансформатора тока, который включает его определение, принцип работы, конструкцию, различные типы, ошибки и области применения. Вот вам вопрос, что такое измерительный трансформатор?

Что такое трансформаторы тока и зачем они нужны инженерам?

Трансформаторы тока (ТТ) являются основным элементом электроустановок во многих отраслях промышленности.В этой статье будут рассмотрены преимущества и использование трансформаторов тока, их основная конструкция и способы выбора трансформаторов тока для электрических приложений.

Что такое трансформаторы тока?

Трансформатор тока - это тип измерительного трансформатора, используемый для измерения переменного тока, или переменного тока, путем его масштабирования до уровней, подходящих для измерительных приборов и / или защитных реле. Использование трансформатора тока идеально, когда изоляция измерительного или защитного прибора не может выдерживать линейный ток без пробоя.

Строительство

Трансформатор тока состоит из первичной и вторичной обмоток на многослойном стальном сердечнике. Его наиболее заметной особенностью является небольшое количество витков в первичной обмотке (один или два витка толстого провода с высокой допустимой нагрузкой по току) по сравнению с большим количеством витков во вторичной обмотке (несколько сотен витков тонкого провода).

Следовательно, ТТ производит ток во вторичной обмотке, пропорциональный току первичной обмотки.Альтернативная конструкция, а именно трансформатор тока «оконного типа», имеет отверстие в стальном сердечнике. Через него проходит проводник, по которому проходит первичный ток.

Трансформаторы тока (на фото посередине) на электрической подстанции.

Различия между трансформаторами тока и трансформаторами напряжения

Трансформаторы тока и трансформаторы напряжения (ТТ) вместе известны как «измерительные трансформаторы».Это потому, что они предназначены для преобразования высокого тока / напряжения в уровни, подходящие для измерительных и защитных устройств. Однако есть несколько различий между двумя типами трансформаторов.

Трансформатор трансформатора тока используется для преобразования высокого напряжения в более низкий, в то время как трансформатор тока преобразует высокое напряжение в низкое напряжение. В трансформаторе тока первичная обмотка имеет гораздо меньшее количество витков по сравнению с вторичной обмоткой, в то время как в трансформаторе напряжения все наоборот.

Функционально это означает, что вторичный ток пропорционален первичному току в трансформаторе тока и наоборот.Стандартные номиналы трансформаторов тока составляют 1 А или 5 А, в то время как трансформаторы тока имеют стандартные номиналы 120 В во вторичной обмотке для первичных напряжений до 24 кВ и 115 В во вторичной обмотке для первичных напряжений, превышающих 24 кВ.

ТТ также подключаются последовательно с устройством, а ТТ подключаются параллельно. Эти устройства пропускают ток через обмотки трансформатора тока, в то время как напряжение появляется на обмотках трансформатора тока.

Крупный план трансформаторов тока, прикрепленных к медным шинам.

Выбор трансформаторов тока

Правильный выбор трансформатора тока обеспечивает точные измерения и пригодность для измерительных приборов. Ниже приведены некоторые важные критерии выбора ТТ.

Коэффициент трансформации

ТТ указываются с использованием соотношения витков первичной и вторичной обмоток. Например, (где «x» обозначает любое число) трансформаторы тока x: 5 и трансформаторы тока x: 1 имеют силу тока во вторичных обмотках 5A и 1A соответственно.

Коэффициент трансформации также описывает соотношение напряжений в обеих обмотках. Коэффициенты трансформации можно рассчитать по простой формуле: Ip / Is (где «Ip» = ток первичной обмотки, а «Is» = ток вторичной обмотки). Is в большинстве трансформаторов тока составляет 1 А или 5 А, причем большинство измерительных приборов имеют наивысший класс точности 5 А.

Возможные убытки

Правильный выбор ТТ также зависит от номинального тока измерительного прибора или реле, а также от длины проводника между устройством (-ами) и ТТ.Причина этого в том, что потери в линии увеличиваются при более высоких токах и более длинных промежутках. ТТ 5А идеальны в случаях, когда измерительный прибор и трансформатор находятся на расстоянии менее 10 метров, в то время как ТТ 1А предпочтительнее для более длинных участков кабеля, чтобы минимизировать потери в линии.

Классы точности

Трансформаторы тока также указываются с использованием классов точности, которые описывают уровень точности измеренных значений тока. Согласно стандарту IEC 61869-1 классы точности трансформаторов тока равны 0.1, 0,2 с, 0,2, 0,5, 0,5 с, 1 и 3. Ниже приведены некоторые классы точности ТТ для различных приложений:

Класс 0,1 или 0,2: Стандартный счетчик

Класс 1: Промышленные измерения

Класс от 0,5 до 0,5S / от 0,2 до 0,2S: Коммунальный счетчик

Класс 5P или 10P: Измерение защиты

Линии электропередач на распределительной станции.

Номинальная частота

Частота, измеряемая в герцах, является основным фактором при выборе трансформатора тока.Как правило, номинальная частота ТТ должна быть равна или превышать частоту предполагаемого применения. Например, ТТ 50 Гц или 60 Гц подходит для установки на 50 Гц.

Сила тока установки

Выбор подходящего ТТ также зависит от измеряемого тока. Например, ТТ, необходимый для электрических нагрузок в одном помещении, будет меньше, чем в большом здании. Для получения наиболее точных результатов сила тока нагрузки должна быть как можно ближе к силе тока трансформатора тока.

Например, трансформатор тока на 50 А подходит для установки на 45 А. Выбор ТТ со значительно большей силой тока, чем установка (например, ТТ на 50А для приложения 10А может привести к тому, что он покажет «0А»).

Бремя

«Нагрузка» ТТ относится к величине сопротивления (в Ом) и индуктивности (в мГн), которое может быть подключено к его вторичной обмотке, не вызывая погрешности, превышающей указанный в его классе точности. Факторы, составляющие нагрузку на ТТ, включают количество метров и реле, а также длину проводника, подключенного к вторичной обмотке.

Общая эффективная нагрузка на трансформатор тока представляет собой комбинацию нагрузок каждого подключенного устройства в ваттах и ​​ВАр (вольт-ампер-реактивный).

Важность и применение трансформаторов тока

Трансформаторы тока необходимы для изоляции электрических устройств от более высокого потребляемого тока, присутствующего в линиях передачи переменного тока. Они работают за счет уменьшения тока питания до уровней, безопасных для устройств измерения и защиты.

Ключевые области применения трансформаторов тока включают электрические подстанции, коммерческие объекты и промышленные распределительные станции. Трансформаторы тока похожи на трансформаторы напряжения (напряжения), но отличаются по конструкции и принципу действия.

Правильный выбор трансформатора тока гарантирует точность его измерения. Для этого необходимо убедиться, что номинальные характеристики ТТ соответствуют предполагаемой работе - для минимизации нежелательных затрат, потерь энергии и отказов оборудования.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *