Закрыть

Для чего нужны трансформаторы тока и напряжения: Трансформаторы тока и напряжения: виды, конструкция, принцип действия!

Трансформаторы тока и напряжения: виды, конструкция, принцип действия!

Без электроснабжения невозможно представить нашу жизнь. Чтобы электрическая система работала без сбоев или не пришла в негодность из-за неисправности в кабеле или в силовом оборудовании, её параметры необходимо контролировать, замерять. Диагностика, заключающаяся в проведении электрических измерений, способна выявить причины сбоев и вовремя устранить их. Для этого применяются приборы, измеряющие величины токов, напряжений, мощности.

Но если в электроустановках с низким напряжением возможно подключение измерительных приборов напрямую, непосредственно к измеряемому узлу, то в высоковольтных цепях проблематично отследить параметры без применения измерительных трансформаторов. В электроустановках напряжение доходит до 750 кВ и выше, а токи устанавливаются в десятки килоампер и более. Для «прямого» измерения потребовались бы громоздкое и дорогое оборудование, а иногда измерения вообще не возможно было бы произвести. Также, при обслуживании приборов, напрямую подключенных к сети высокого напряжения, персонал подвергался бы опасности поражения током.

Измерительные трансформаторы тока (ТТ) и напряжения (ТН)

способствуют расширению пределов измерений обычных измерительных устройств и одновременно изолируют их от цепей высокого напряжения. Измерительные трансформаторы создаются с высоким классом точности. Во время эксплуатации их метрологические характеристики подлежат первичной и периодической поверке на правильность работы.

Наиболее часто в сетях переменного тока применяются электромагнитные трансформаторы. Они состоят из магнитопровода, первичной и одной или нескольких вторичных обмоток. ТТ преобразовывает замеряемый высокий ток в малый, а ТН — измеряемое высшее напряжение в низшее. Измерительные трансформаторы включаются в цепи между высоковольтным оборудованием и контрольно-измерительными приборами: амперметрами, вольтметрами, ваттметрами, приборами релейной защиты, телемеханики и автоматики, счетчиками энергии.

Содержание

Зачем нужны измерительные трансформаторы напряжения

Содержание статьи

Назначение, принцип действия трансформаторов тока и отличие от ТН

В сегодняшнем материале, я решил начать рассматривать вопросы, касающиеся основ теории трансформаторов тока. Сами эти аппараты распространены повсеместно в электроустановках, и я думаю, всем будет интересно и полезно обновить в памяти принцип их работы.

Назначение трансформаторов тока: преобразование тока и разделение цепей

Начнем с ответа на вопрос – для чего нужен трансформатор тока? Здесь существует несколько основных вопросов, которые решает установка трансформаторов тока.

  • Во-первых, это измерение больших токов, когда измерение непосредственно реальной величины первичного тока не представляется возможным. Измеряют преобразованную в меньшую сторону после трансформатора тока величину. Обычно это 1, 5 или 10 ампер.
  • Во-вторых, это разделение первичных и вторичных цепей. Таким образом, происходит защита изоляции релейного оборудования, приборов учета электроэнергии, измерительных приборов.

Из чего состоит ТТ, принцип его работы

Трансформатор тока имеет замкнутый сердечник (магнитопровод), который собирают из листов электротехнической стали. На сердечнике расположено две обмотки: первичная и вторичная.

Первичная обмотка включается последовательно (в рассечку) цепи, по которой течет измеряемый (первичный) ток. К вторичной обмотке присоединяются последовательно соединенные реле, приборы, которые образуют вторичную нагрузку трансформатора тока. Такое описание состава трансформатора тока достаточно для описания принципа его работы, более подробное описание реального состава трансформатора тока приведено в другой статье.

Для рассмотрения принципа действия трансформатора тока рассмотрим схему, расположенную на рисунке.

В первичной обмотке протекает ток I1, создавая магнитный поток Ф1. Переменный магнитный поток Ф1 пересекает обе обмотки W1 и W2. При пересечении вторичной обмотки поток Ф1 индуцирует электродвижущую силу Е2, которая создает вторичный ток I2. Ток I2, согласно закону Ленца имеет направление противоположное направлению I1. Вторичный ток создает магнитный поток Ф2, который направлен встречно Ф1. В результате сложения магнитных потоков Ф1 и Ф2 образуется результирующий магнитный поток (на рисунке он обозначен Фнам

). Этот поток составляет несколько процентов от потока Ф1. Именно поток Фнам и является тем звеном, что производит передачу и трансформацию тока. Его называют потоком намагничивания.

Коэффициент трансформации идеального ТТ

В первичной обмотке w1 создается магнитодвижущая сила F1=w1*I1, а во вторичной - F2=w2*I2. Если принять, что в трансформаторе тока отсутствуют потери, то магнитодвижущие силы равно по величине, но противоположны по знаку. F1=-F2. В итоге получаем, что I1/I2=w2/w1=n. Это отношение называется коэффициентом трансформации трансформатора тока.

Коэффициент трансформации реального ТТ

В реальном трансформаторе тока существуют потери энергии. Эти потери идут на:

  • создание магнитного потока в магнитопроводе
  • нагрев и перемагничивание магнитопровода
  • нагрев проводов вторичной обмотки и цепи

К магнитодвижущим силам из прошлого пункта прибавится мдс намагничивания Fнам=Iнам*w1. В выражении ниже токи и мдс это вектора. F

1=F2+Fнам или I1*w1=I2*w2+Iнам*w1 или I1=I2*(w2/w1)+Iнам

В нормальном режиме, когда первичный ток не превышает номинальный ток трансформатора тока, величина тока Iнам не превышает 1-3 процента от первичного тока, и этой величиной можно пренебречь. При ненормальных режимах происходит так называемый бросок тока намагничивания, об этом более подробно можно почитать здесь. Из формулы следует, что первичный ток разделяется на две цепи – цепь намагничивания и цепь нагрузки. Более подробно о схеме замещения ТТ и о векторной диаграмме ТТ.

Режимы работы трансформаторов тока

У ТТ существуют два основных режима работы – установившийся и переходный.

В установившемся режиме работы токи в первичной и вторичной обмотке не содержат свободных апериодических и периодических составляющих. В переходном режиме по первичной и вторичной обмотке проходят свободные затухающие составляющие токов.

Если ТТ выбран правильно, то в обоих режимах работы погрешности не должны превышать допустимых в этих режимах, а токи в обмотках не должны превышать допустимые по термической и динамической стойкости.

ТТ для измерений предусмотрены для работы в установившемся режиме, при условии не превышения допустимых погрешностей. Работа ТТ для защиты начинается с момента возникновения тока перегрузки или тока КЗ, в этих режимах должны обеспечиваться требования определенных типов защит.

Чем отличается трансформатор тока от трансформатора напряжения и силового трансформатора

Существуют существенные отличия в работе ТТ и ТН.

Во-первых, первичный ток ТТ не зависит от вторичной нагрузки, что свойственно ТН. Это определяется тем фактом, что сопротивление вторичной обмотки ТТ на порядок меньше сопротивления первичной цепи. В трансформаторах напряжения и силовых трансформаторах же первичный ток зависит от величины тока вторичной нагрузки.

Во-вторых, ТТ всегда работает с замкнутой вторичной обмоткой и величина его вторичного сопротивления нагрузки в процессе работы не изменяется.

В-третьих, не допускается работа ТТ с разомкнутой вторичной обмоткой, для ТН и силовых при размыкании вторичной обмотки происходит переход в режим работы холостого хода.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями



Последние статьи


Самое популярное

как выбрать трансформатор тока

принцип работы, схема подключения, типы

В данной статье мы подробно рассмотрим что такое трансформатор тока, опишем принцип его работы, какие бывают типы, а так же расчеты и схемы трансформатора тока.

Описание и принцип работы

Трансформатор тока представляет собой тип «измерительного трансформатора», который предназначен для производства переменного тока в его вторичной обмотки, которое пропорционально току измеряется в его первичном. Трансформаторы тока уменьшают токи высокого напряжения до гораздо более низкого значения и обеспечивают удобный способ безопасного контроля фактического электрического тока, протекающего в линии электропередачи переменного тока, с использованием стандартного амперметра. Принцип работы основного трансформатора тока немного отличается от обычного трансформатора напряжения.

Типичный трансформатор токаТипичный трансформатор тока

В отличие от трансформатора напряжения или мощности, рассматриваемого ранее, трансформатор тока состоит из одного или нескольких витков в качестве своей первичной обмотки. Эта первичная обмотка может иметь либо один плоский виток, либо катушку из сверхпрочного провода, намотанного на сердечник, либо просто проводник или шину, расположенную через центральное отверстие, как показано на рисунке. Купить трансформатор тока вы можете в популярном интернет магазине Алиэкспресс:

Типичный трансформатор токаТипичный трансформатор тока

Из-за такого типа расположения трансформатор тока часто называют также «последовательным трансформатором», поскольку первичная обмотка, которая никогда не имеет более нескольких витков, соединена последовательно с проводником с током, питающим нагрузку.

Однако вторичная обмотка может иметь большое количество витков катушки, намотанных на многослойный сердечник из магнитного материала с малыми потерями. Этот сердечник имеет большую площадь поперечного сечения, так что создаваемая плотность магнитного потока является низкой при использовании провода с меньшей площадью поперечного сечения, в зависимости от того, какой ток должен быть понижен, когда он пытается выдать постоянный ток, независимо от подключенной нагрузки.

Вторичная обмотка будет подавать ток либо на короткое замыкание, в виде амперметра, либо на резистивную нагрузку, пока напряжение, наведенное во вторичной обмотке, не станет достаточно большим, чтобы насытить сердечник или вызвать отказ из-за чрезмерного пробоя напряжения.

В отличие от трансформатора напряжения, первичный ток трансформатора тока не зависит от тока вторичной нагрузки, а контролируется внешней нагрузкой. Вторичный ток обычно оценивается в стандартный 1 Ампер или 5 Ампер для больших значений первичного тока.

Существует три основных типа трансформаторов тока: обмоточныйтороидальный и стержневой.

  • Обмоточный трансформатор тока — первичная обмотка трансформатора физически соединена последовательно с проводником, который несет измеренный ток, протекающий в цепи. Величина вторичного тока зависит от коэффициента оборотов трансформатора.
  • Тороидальный трансформатор тока — они не содержат первичной обмотки. Вместо этого линия, по которой проходит ток, протекающий в сети, проходит через окно или отверстие в тороидальном трансформаторе. Некоторые трансформаторы тока имеют «разделенный сердечник», который позволяет открывать, устанавливать и закрывать его, не отключая цепь, к которой они подключены.
  • Трансформатор тока стержневого типа — в этом типе трансформатора тока используется фактический кабель или шина главной цепи в качестве первичной обмотки, что эквивалентно одному витку. Они полностью изолированы от высокого рабочего напряжения системы и обычно крепятся болтами к токонесущему устройству.

Трансформаторы тока могут снизить или «понизить» уровни тока с тысяч ампер до стандартного выходного сигнала с известным отношением либо к 5 А, либо к 1 А для нормальной работы. Таким образом, небольшие и точные приборы и устройства управления могут использоваться с трансформаторами тока, потому что они изолированы от любых высоковольтных линий электропередач. Существует множество применений для измерения и использования для трансформаторов тока, таких как ваттметры, измерители коэффициента мощности, защитные реле или в качестве катушек отключения в магнитных выключателях или MCB.

Конструкция и схема трансформатора тока

конструкция и символ на схеме трансформатора токаконструкция и символ на схеме трансформатора тока

Обычно трансформаторы тока и амперметры используются вместе как согласованная пара, в которой конструкция трансформатора тока такова, чтобы обеспечить максимальный вторичный ток, соответствующий полномасштабному отклонению амперметра. В большинстве трансформаторов тока существует приблизительное соотношение обратных витков между двумя токами в первичной и вторичной обмотках. Вот почему калибровка трансформатора тока обычно для определенного типа амперметра.

Большинство трансформаторов тока имеют стандартную вторичную номинальную мощность 5 А, при этом первичные и вторичные токи выражаются в таком соотношении, как 100/5. Это означает, что ток первичной обмотки в 20 раз больше, чем ток вторичной обмотки, поэтому, когда в первичном проводнике протекает 100 ампер, во вторичной обмотке будет протекать 5 ампер. Трансформатор тока, скажем, 500/5, будет производить 5 А во вторичной обмотке при 500 А в первичной обмотке, что в 100 раз больше.

Увеличивая количество вторичных обмоток Ns, ток вторичной обмотки можно сделать намного меньшим, чем ток в измеряемой первичной цепи, потому что, когда Ns увеличивается, Is уменьшается пропорционально. Другими словами, число витков и ток в первичной и вторичной обмотках связаны обратно пропорционально.

Трансформатор тока, как и любой другой трансформатор, должен удовлетворять уравнению ампер-виток, и мы знаем из нашего учебника по трансформаторам напряжения с двойной обмоткой, что это отношение витков равно:

отношение витковотношение витков

из которого мы получаем:

вторичный токвторичный ток

Коэффициент тока устанавливает коэффициент витков, и, поскольку первичный обычно состоит из одного или двух витков, тогда как вторичный может иметь несколько сотен витков, соотношение между первичным и вторичным может быть довольно большим. Например, предположим, что номинальный ток первичной обмотки составляет 100А. Вторичная обмотка имеет стандартный рейтинг 5А. Тогда соотношение между первичным и вторичным токами составляет 100А-5А или 20: 1. Другими словами, первичный ток в 20 раз больше вторичного тока.

Однако следует отметить, что трансформатор тока с номиналом 100/5 не совпадает с трансформатором с номиналом 20/1 или подразделениями 100/5. Это связано с тем, что отношение 100/5 выражает «номинальный ток на входе / выходе», а не фактическое соотношение первичных и вторичных токов. Также обратите внимание, что число витков и ток в первичной и вторичной обмотках связаны обратно пропорционально.

Но относительно большие изменения в соотношении витков трансформаторов тока могут быть достигнуты путем изменения первичных витков через окно трансформатора ток, где один первичный виток равен одному проходу, а более одного прохода через окно приводит к изменению электрического соотношения.

Так, например, трансформатор тока с отношением, скажем, 300 / 5А можно преобразовать в другой из 150 / 5А или даже 100 / 5А, пропустив основной первичный проводник через его внутреннее окно два или три раза, как показано ниже. Это позволяет более высокому значению трансформатора тока обеспечивать максимальный выходной ток для амперметра, когда используется на меньших первичных линиях тока.

Коэффициент первичных оборотов трансформатора токаКоэффициент первичных оборотов трансформатора тока

Пример трансформатора тока

Трансформатор тока стержневого типа, который имеет 1 виток на своей первичной обмотке и 160 витков на своей вторичной обмотке, должен использоваться со стандартным диапазоном амперметров с внутренним сопротивлением 0,2 Ом. Амперметр необходим для полного отклонения шкалы, когда первичный ток составляет 800 А. Рассчитайте максимальный вторичный ток и вторичное напряжение на амперметре.

Вторичный ток:

расчет вторичного токарасчет вторичного тока

Напряжение через амперметр:

напряжение через амперметрнапряжение через амперметр

Выше мы видим, что, поскольку вторичная обмотка трансформатора тока подключена к амперметру с очень малым сопротивлением, падение напряжения на вторичной обмотке составляет всего 1,0 В при полном первичном токе.

Однако, если амперметр был удален, вторичная обмотка фактически разомкнута, и, таким образом, трансформатор действует как повышающий трансформатор. Это частично связано с очень большим увеличением намагничивающего потока во вторичном сердечнике, поскольку реактивное сопротивление вторичной утечки влияет на вторичное индуцированное напряжение, потому что во вторичной обмотке нет противоположного тока, чтобы предотвратить это.

Результатом является очень высокое напряжение, наведенное во вторичной обмотке, равное отношению: Vp (Ns / Np), развиваемое через вторичную обмотку. Например, предположим, что наш трансформатор тока сверху используется на трехфазной линии электропередачи напряжением 480 вольт. Следовательно:

расчет высокого напряжениярасчет высокого напряжения

Это высокое напряжение связано с тем, что отношение вольт на витки в первичной и вторичной обмотках практически постоянно, а поскольку Vs = Ns * Vp, значения Ns и Vp являются высокими значениями, поэтому Vs чрезвычайно велико.

По этой причине трансформатор тока никогда не следует оставлять разомкнутым или работать без нагрузки, когда через него протекает основной первичный ток, точно так же, как трансформатор напряжения никогда не должен работать при коротком замыкании. Если амперметр (или нагрузка) должен быть удален, сначала следует установить короткое замыкание на вторичных клеммах, чтобы исключить риск удара током.

Это высокое напряжение объясняется тем, что когда вторичная обмотка разомкнута, железный сердечник трансформатора работает с высокой степенью насыщения и ничто не может его остановить, он создает аномально большое вторичное напряжение, и в нашем простом примере выше это было рассчитано на 76,8 кВ ! Это высокое вторичное напряжение может повредить изоляцию или привести к поражению электрическим током при случайном прикосновении к клеммам трансформатора тока.

Ручные трансформаторы тока

ручной трансформатор токаручной трансформатор тока

В настоящее время доступно много специализированных типов трансформаторов тока. Популярный и портативный тип, который может быть использован для измерения нагрузки цепи, называется «клещами», как показано на рисунке.

Измерители зажимов открывают и закрывают вокруг проводника с током и измеряют его ток, определяя магнитное поле вокруг него, обеспечивая быстрое считывание результатов измерений, как правило, на цифровом дисплее без отключения или размыкания цепи.

Наряду с ручным зажимом типа трансформатора тока имеются трансформаторы тока с разделенным сердечником, у которых один конец съемный, поэтому нет необходимости отсоединять проводник нагрузки или шину для его установки. Они доступны для измерения токов от 100 до 5000 ампер, с квадратными размерами окна от 1 ″ до более 12 ″ (от 25 до 300 мм).

Подводя итог, можно сказать, что трансформатор тока (ТТ) представляет собой тип измерительного трансформатора, используемого для преобразования первичного тока во вторичный ток через магнитную среду. Его вторичная обмотка обеспечивает значительно уменьшенный ток, который можно использовать для обнаружения условий сверхтока, пониженного тока, пикового или среднего тока.

Первичная катушка трансформатора тока всегда соединена последовательно с главным проводником, в результате чего ее также называют последовательным трансформатором. Номинальный вторичный ток рассчитан на 1А или 5А для простоты измерения. Конструкция может представлять собой один первичный виток, как в типах тороидальных, кольцевых или стержневых, или несколько витков первичной обмотки, как правило, для малых коэффициентов тока.

Трансформаторы тока предназначены для использования в качестве устройств пропорционального тока. Поэтому вторичная обмотка трансформаторов тока никогда не должна эксплуатироваться в разомкнутой цепи, точно так же, как трансформатор напряжения никогда не должен работать при коротком замыкании.

Очень высокое напряжение возникает в результате разомкнутой цепи вторичной цепи трансформатора тока под напряжением, поэтому их клеммы должны быть замкнуты накоротко, если амперметр должен быть удален или когда ТТ не используется перед включением питания системы.

В следующей статье о трансформаторах мы рассмотрим, что происходит, когда мы соединяем вместе три отдельных трансформатора в конфигурации «звезда» или «треугольник», чтобы получить более мощный силовой трансформатор, называемый трехфазным трансформатором, который используется для питания трехфазных источников питания.

Трансформаторы тока и напряжения

Перед тем, как рассказать об измерительных трансформаторах – немного теории. Трансформатор – элемент электрической цепи, преобразующий величину переменного напряжения. Трансформаторы могут быть:

  • понижающими, выдающие на выходе меньшее напряжение, чем на входе;
  • повышающими, выполняющие противоположное преобразование;
  • разделительные, не изменяющие величину напряжения, применяющиеся для гальванической развязки между участками электрической сети.

Повышающие и понижающие трансформаторы обратимы: если подать номинальное выходное напряжение трансформатора на его вторичную обмотку, на первичной мы получим номинальное входное напряжение.

С токами в обмотках происходит обратная картина. Первичная обмотка рассчитывается на ток, соответствующий номинальной мощности трансформатора. Под мощность выбирается и сечение магнитопровода, и диаметр обмоточного провода первичной обмотки.

Ток вторичной обмотки понижающего трансформатора может быть больше тока в первичной во столько раз, во сколько меньше ее напряжение. Это отношение называется коэффициентом трансформации. Поэтому сечение обмоточного провода вторичной обмотки у понижающего трансформатора больше. У понижающего – все наоборот. У разделительного – все одинаково.

Зачем нужны измерительные трансформаторы напряжения

В электроустановках до 1000 В измерение напряжения производят, подключая вольтметры непосредственно к шинам или другим контролируемым участкам сети. Но в сетях 6 кВ и выше это невозможно, потому что:

  • при измерении высокого напряжения требуется понизить его величину до размера, воспринимаемого рамкой стрелочного прибора или электронным преобразователем цифрового. Резистивные делители не выполнят задачу с требуемой точностью, а применение понижающего трансформатора сделает прибор громоздким;
  • изоляция проводников для подключения прибора должна выдерживать номинальное напряжение электроустановки. Кроме того, должны соблюдаться междуфазные расстояния, требуемые ПУЭ. Выполнить это невозможно.
Трансформатор напряжения НОЛ

Поэтому для измерений величину напряжения понижают, и для этого нужен трансформатор напряжения

Трансформаторы напряжения и их конструкция

На какое бы напряжение не была рассчитана первичная обмотка трансформатора напряжения, напряжение на вторичной его обмотке стандартно – 100 В. Это сделано для унификации: счетчику электроэнергии без разницы, в какой электроустановке работать – 6 кВ, 10 кВ или более. Если он предназначен для эксплуатации с трансформаторами напряжения, в его технических характеристиках в графе «номинальное напряжение» указано: «3х100 В». Цифра «3» означает, что для измерений к нему подключаются три фазы.

Конструктивно трансформаторы напряжения выполняются:

  • элемент преобразования одной фазы напряжения в своем корпусе, при трехфазном напряжении устанавливаются три таких трансформатора;
  • один корпус содержит трансформатор для преобразования всех трех фаз.
Трехфазный трансформатор напряжения НАМИ

Первичные обмотки трехфазных трансформаторов соединяются в звезду.

Вторичных обмоток у трансформаторов напряжения несколько:

  • обмотка для приборов учета, имеющая класс точности 0,5s;
  • обмотка для измерительных приборов – класс точности 0,5;
  • обмотка для устройств релейной защиты – класс 10Р;
  • обмотка для разомкнутого треугольника – класс 10Р.

Класс точности имеет значение при учете и измерениях. Но есть еще один нюанс: измерительная обмотка трансформатора работает в заявленном классе точности, если не превышена допустимая нагрузка на нее. Поэтому, вместе с классом, на бирке трансформатора указывается допустимая мощность, превышать которую нельзя.

Трансформатор напряжения НОМ-10

Еще один фактор, изменяющий класс точности – сопротивление соединительных проводников. Если прибор учета или амперметр находится вдали от трансформатора напряжения и подключен контрольным кабелем с жилами недостаточного сечения, то значение напряжения на нем будет меньше, чем на трансформаторе.

Выводы вторичной обмотки трансформатора напряжения, используемого для коммерческого учета, закрывают крышкой и пломбируют.

Первичные обмотки трансформаторов напряжения защищают предохранителями. Для защиты вторичных обмоток раньше тоже применяли предохранители, но теперь их заменили автоматические выключатели.

Три однофазных трансформатора ЗНОЛ, собранные вместе

А теперь – вспомним теорию в начале статьи. Основная опасность при работе на трансформаторах напряжения состоит в явлении обратной трансформации. Если по каким-то причинам на вторичную обмотку попадет напряжение 100 В, то первичная окажется под номинальным напряжением электроустановки. Работающие в ячейке люди окажутся под напряжением. Поэтому при выводе в ремонт трансформатора напряжения принимают меры. Исключающие обратную трансформацию.

Зачем нужны трансформаторы тока

Одна из причин, из-за которых в электроустановках выше 1000 В устанавливают трансформаторы тока – та же, что и для трансформаторов напряжения. Невозможно обеспечить изоляцию цепей для подключения приборов.

Но есть дополнительные факторы, вынуждающие использовать их и в электроустановках выше 1000 В:

  • максимальный ток, на который рассчитаны электросчетчики прямого включения – 100 А. Токи выше 100 А требуется понизить.
  • включение амперметров последовательно с нагрузкой снижает надежность электроснабжения;
  • вольтметр подключается к шинам через предохранители или автоматический выключатель, выводы амперметра защитить невозможно. Ток короткого замыкания в амперметре равен току КЗ на шинах. Ошибки в эксплуатации приводят к тяжелым последствиям, а неисправности прибора выводят его из строя навсегда. Поэтому и требуется выполнить гальваническую развязку амперметра с сетью.
  • Заменить амперметр прямого подключения можно, только отключив нагрузку.

Принцип действия и конструкция трансформаторов тока

Трансформатор тока тоже имеет первичную и вторичную обмотку. Но особенность его в том, что первичная обмотка имеет один или несколько витков, а в большинстве изделий представляет собой шину, проходящую через корпус трансформатора. Вариант – трансформаторы, не имеющие собственной первичной обмотки. Они надеваются на шину с измеряемым током или через них пропускается провод, жила кабеля.

Варианты конструктивного исполнения трансформаторов тока до 1000 В

Вторичная обмотка у трансформатора тока на напряжение до 1000 В одна, но у высоковольтных их – минимум две, но бывает и больше. Работает он аналогично повышающему трансформатору, поэтому – все, что сказано в начале статьи о соотношении токов в них для него справедливо.

Номинальный ток вторичной обмотки трансформатора тока всегда равен 5 А, на какой бы ток не была рассчитана первичная. Классы точности обмоток для подключения аппаратуры различаются так же, как и у трансформаторов напряжения.

Но вот подключить к трансформатору тока, используемому для учета электроэнергии, ничего больше не получится. По правилам, кроме счетчика, там не должно быть ничего. И если для аппаратов выше 1000 В это требование легко выполнить (один трансформатор имеет несколько обмоток), то для электроустановок до 1000 В при необходимости устанавливают по два трансформатора на одну фазу: один – для учета, другой – для всего остального (амперметры, ваттметры, устройства защиты, компенсация реактивной мощности). Выводы вторичной обмотки для коммерческого учета у всех трансформаторов закрываются крышкой и пломбируются.

Установка трансформаторов тока в ячейке выше 1000 В

Трансформатор тока должен работать в замкнутой на нагрузку или накоротко вторичной обмоткой. Иначе на ней наводится ЭДС далеко не безопасной величины как для людей, так и для электрооборудования. При обрыве во вторичных цепях можно получить смертельный удар током, даже проведя рукой рядом с клеммами амперметра или счетчика. А электронные схемы на входе приборов выйдут из строя под действием высокого напряжения.

Поэтому для замены амперметров и электросчетчиков в токовых цепях устанавливают специальные клеммы, на которых перед демонтажем прибора обмотку трансформатора закорачивают. Для приборов учета рядом устанавливают клеммы для отключения цепей напряжения. Это функции совмещены в специальном устройстве, называющимся «колодка клеммная измерительная». Для коммерческих цепей учета эти коробки пломбируются, для чего винт, крепящий ее крышку, имеет прорезь в головке (как у винтов крепления крышки корпуса электросчетчика).

Видео про трансформаторы тока

Почему нельзя размыкать вторичную обмотку трансформатора тока и зачем ее обязательно заземлять? Попутно вы узнаете о технических характеристиках и конструкции трансформаторов тока, особенностях их применения.

Оцените качество статьи:

Для чего нужны трансформаторы тока

Трансформатор тока — электромагнитный аппарат который принадлежит к одному из видов трансформаторов измерительного вида. Одной из задач трансформатора тока является получение переменного тока во вторичной обмотке.

В общем определить одну определенную задачу трансформатора тока сложно, ведь она зависит от многих факторов в том числе и от конкретной ситуации при которой применение трансформатора просто необходимо.

Особенности

Но среди прочего все же выделяются три основных особенности трансформатора тока, а именно: защита, измерение и стабилизация электрического тока.

Трансформатор тока это аппарат который очень важен для использования в области электротехники. Для эффективной, безопасной и стабильной работы различных промышленных приборов и аппаратов, а также бытовых электрических приборов, необходим контроль текущих уровней электрического тока. Специально для этого к трансформатору тока подключаются различные измерительные электрические приборы позволяющие производить контроль всей системы в различных местах.

Трансформатор тока Т-0,66 150/5а

Трансформатор тока Т-0,66 150/5а

В трансформаторе тока первичный и вторичный ток пропорциональны друг другу. Первичная обмотка трансформатора тока включена последовательно, а вторичная замыкается на нагрузку. За счет этого действия получаются пропорциональные величины.

Пропорциональная величина трансформатора тока это – величина которая имеет одинаковое отношение между собой.

Обмотки

Первичная обмотка включения трансформатора тока бывает в двух типовых исполнениях. Первое — обмотка плоская, второе — обмотка в форме ролика выполненная из толстого провода.

Вторичная обмотка имеет большее число витков катушки которые намотаны на глянцевую основу магнитного материала. Вторичная обмотка трансформатора ток арсчитана на показатель который соответствует стандарту 1 или 5 Ампер.

Трансформаторы тока можно различить по классу точности а именно: 0,2; 0,5; 1; 3; и 10. Эти трансформаторы способны снижать высокие проходные электрические токи, на более низкие. Данное действие обеспечивает безопасный контроль электрической энергии в переменной линии передачи.

Трансформаторы тока делятся также по по номинальной мощности которая имеет следующие значения: 25 кВа, 40 кВа, 63 кВа, 100 кВа и 160 кВа.

При эксплуатации трансформатора тока, возникает необходимость периодического обслуживания и его ремонта. Хочется отметить что обслуживание, ремонт а также замена составляющих запасных частей трансформатора тока, должна проводиться специализированной организацией имеющей допуски к данным видам работ.

Области и сферы назначения

По функциональному назначению трансформаторы тока можно разделить на 4 категории

  • измерение при помощи любого прибора силы электрического тока. В этом случае переменный ток остается переменным, и приемлемым для измерения. Для измерения силы тока подходит вольтметр или другие измерительные электрические приборы кроме амперметра.
  • трансформаторы тока служат для стабилизации работы, в тех случаях когда электрическая система является довольно мощной, это нужно для сохранения целостности изоляции, которая необходима для обеспечения безопасности жизни обслуживающего персонала, который проводит регулярные ремонтные и обслуживающие работы.
  • преобразование трехфазного переменного электрического тока в такой же переменный ток подходящего значения. Это нужно для стабилизации работы и защиты реле, которое подключается к определенной конкретной электрической цепи.
  • при эксплуатации оборудования исключив нарушение изоляции и технологических серьезных ошибок во время установки электрического оборудования, электрический ток все равно способен нанести ущерб здоровью и жизней персонала занимающегося его периодическим обслуживанием и ремонтом.
В чем отличие трансформатора тока от трансформатора напряжения?

трансформаторыТрансформаторы - устройства, используемые для преобразования одного из параметров электроэнергии – напряжения или силы тока.

Они относятся к пассивным электрическим устройствам, то есть не генерируют, а потребляют энергию, поэтому мощность тока в трансформаторах не может увеличиваться.

Таким образом, все трансформаторы в зависимости от преобразуемого параметра электрической энергии делятся на 2 вида:

  • трансформаторы электрического тока;
  • трансформаторы электрического напряжения.

Работа любого электрического трансформатора основана на принципе электромагнитной взаимоиндукции – способности проводника с током наводить эдс в соседнем проводнике. Проводниками в трансформаторе являются первичная (входная) и вторичная (выходная) обмотки, намотанные на магнитопровод для усиления магнитной связи между ними. Магнитопровод представляет собой замкнутый или разомкнутый сердечник из железа или композитного сплава с высокой магнитной проницаемостью.

Основными показателями трансформатора являются коэффициенты трансформации по напряжению и току:

КU=U2/U1 и KI=I2/I1

где U1,2 – напряжения в первичной и вторичной обмотке, I1,2 – силы тока в первичной и вторичной обмотке. Они показывают, во сколько раз изменяется входной ток или напряжение на выходе трансформатора. В зависимости от величины коэффициента трансформации различают повышающие (К˃1) и понижающие (К<1) трансформаторы. Если магнитная связь между обмотками не изменяется, то коэффициент трансформации будет равен соотношению количества витков во вторичной и первичной обмотке

K=w2/w1.

Особенности трансформаторов тока (ТТ)

Трансформаторы тока предназначены для преобразования силы тока без изменения его мощности. В основном они применяются для понижения тока до значений, пригодных для их измерения и используются в распределительных щитах для подключения измерительных приборов, счётчиков энергии, защитных реле. По назначению они делятся на:

  • измерительные;
  • защитные;
  • лабораторные.

В измерительных ТТ первичная обмотка может отсутствовать или представлять собой толстую шину. На шину наматывается несколько витков вторичной обмотки, в которой наводится эдс, пропорциональная силе тока в шине. Шина включается в разрыв цепи, в которой производится измерение. К вторичной обмотке ТТ подключается нагрузка и измерительный прибор.
Важно! Так как КU для ТТ имеет большие значения, то включать их в режиме холостого хода (без нагрузки) запрещается, что может повлечь высоковольтный пробой изоляции проводов и выход из строя трансформатора.

Особенности трансформаторов напряжения (ТН)

ТН предназначены для получения нужной величины напряжения от промышленной сети или другого источника переменного тока. По своему назначению они делятся на:

  • силовые;
  • измерительные;
  • согласующие;
  • лабораторные;
  • высоковольтные трансформаторы.

В быту наиболее широкое применение нашли силовые трансформаторы, используемые повсеместно для подключения бытовых приборов к электросети 220В 50Гц. Конструктивно они представляют собой классический пример устройства трансформатора, состоящего из двух, а также нескольких катушек, намотанных на железный сердечник. По форме сердечника различают:

  • стержневые;
  • кольцевые;
  • тороидальные;
  • Ш-образные трансформаторы.

В отличие от трансформаторов тока благоприятным режимом работы для ТН является режим, близкий к холостому ходу, когда нагрузка на вторичную обмотку минимальна. Оптимальный режим работы достигается, когда сопротивление нагрузки равно или до полутора раз больше сопротивления выходной обмотки трансформатора.
 

принцип работы, назначение и схемы включения

Трансформатором тока(ТН, TV) – называют электротехническое устройство, изменяющее величину выходного значения электротока в процессе передачи с первичной на вторичную обмотку. В результате пропуска через трансформатор, электрический ток передаётся из одной системы в другую, пропорционально изменяясь, в зависимости от поставленной задачи.

Высоковольтный ТТ(слева) и низковольтный ТТ(справа) Высоковольтный ТТ(слева) и низковольтный ТТ(справа)

Особенности конструкции и принцип работы

Принцип работы трансформаторов тока основан на использовании закона электромагнитной индукции.

Прибор состоит из следующих элементов:

  • первичной и вторичной обмоток;
  • замкнутого сердечника (магнитопровода).
Принцип работы трансформатораПринцип работы трансформатора

Обмотки накручены вокруг сердечника, изолированно от него и друг от друга. Иногда первичная обмотка может заменяться медной или алюминиевой шиной. Трансформация величины электрического тока происходит за счёт разницы количества витков первичной и вторичной обмоток. В большинстве случаев устройство предназначено для снижения показателя тока, поэтому вторичная обмотка выполняется с меньшим количеством витков, нежели первичная.

Электроток подаётся на первичную обмотку при последовательном подключении. В результате на катушке формируется магнитный поток и наводится электродвижущая сила, вызывающая возникновение тока на выходной катушке.

К выходной обмотке подключают потребляющий прибор, в зависимости от целей, для которых используется устройство.

Некоторые устройства выполняются с несколькими выходными катушками, что позволяет путём переключения изменять величину трансформации электрического тока. В целях безопасности, для обеспечения защиты при пробое изоляции, выходной контур заземляется.

Виды трансформаторов тока

Данные электротехнические устройства классифицируются по нескольким характеристикам. В зависимости от назначения токовые трансформаторы могут быть:

  • защитными – снижающими параметры тока для предотвращения выхода из строя потребляющих устройств;
  • измерительными – через которые подключаются средства измерения, в том числе электросчётчики;
  • промежуточными – устанавливаемыми в системы релейной защиты;
  • лабораторными – используемыми для исследовательских целей, обладающими низкой погрешностью измерения, нередко – с несколькими коэффициентами трансформации.

Учитывая характер условий эксплуатации, различают трансформаторы:

  • для наружной установки – защищённые от воздействия атмосферных факторов, которые можно использовать на открытом воздухе;

    Три трансформатора тока для 3-х фаз(А, B? C)Три трансформатора тока для 3-х фаз(А, B? C)

  • внутренние – применяемые внутри помещений;

    ТТ для установки внутри помещенийТТ для установки внутри помещений

  • встроенные – расположенные внутри электрических приборов и являющиеся их составной частью(3 ТА для каждой фазы показаны стрелкой).

    встроенный-таВстроенные ТТ

В зависимости от исполнения первичных обмоток различают устройства:

  • одновиткового исполнения;
  • многовитковые;
  • шинные.

исполнение первичных обмоток

С учётом способа установки их подразделяют на следующие типы:

  • проходной;
  • опорный.

опорный и проходной та

По числу ступеней изменения тока выделяют трансформаторы:

  • одноступенчатого,
  • двухступенчатого (каскадного) типа.

Устройства, в зависимости от величины напряжения, на которое они рассчитаны делят на предназначенные для работы в условиях более и менее 1000 В.

Для изготовления сердечника применяется специальная трансформаторная сталь. Изоляция выполняется сухой (бакелитовой, фарфоровой), обычной или бумажно-масляной.

Расшифровка маркировки

Расшифровка маркировки трансформаторов токаРасшифровка маркировки трансформаторов тока

Технические параметры

Трансформаторы тока характеризуются следующими индивидуальными параметрами:

  1. Номинальным током – позволяющим аппарату функционировать длительное время, не перегреваясь;
  2. Номинальным напряжением – значение должно обеспечивать нормальную работу трансформатора. Именно этот показатель влияет на качество изоляции между обмотками, одна из которых находится под высоким напряжением, а другая заземлена.
  3. Коэффициентом трансформации; Формула по вычислению коэффициента трансформацииФормула по вычислению коэффициента трансформации

    где:

    • U1 и U2 – напряжение в первичной и вторичной обмотки,
    • N1 и N2 – количество витков в первичной и вторичной обмотке,
    • I1 и I2 – ток в первичной и вторичной обмотки(обычно ток во вторичной обмотке равен 1А или 5А).
  4. Погрешностью значения электротока – вызывается намагничиванием;
  5. Номинальной нагрузкой, определяющей нормальную работу прибора;
  6. Номинальной предельной кратностью – максимально допустимое значение отношения первичного значения электротока к номинальному;
  7. Предельной кратностью вторичного тока – соотношение наибольшего тока вторичной обмотки к его номинальной величине.
ЗначенияЗначения которыми могут обладать ТТ

При выборе устройства необходимо учитывать значение указанных и других характеристик.

Схемы подключения трансформаторов тока

Силового оборудования

Схема подключения для 110 кВ и выше:

подключение тт на 110 кВ

Схема подключения для 6-10 кВ в ячейках КРУ:

подключение тт на 10 кв

Вторичные цепи

Схема включение трансформатора тока в полную звезду:

1

Схема включение трансформатора тока в неполную звезду(З а счет распределения токов на дополнительном приборе получается отобразить векторную сумму фаз А и С, которая противоположно направлена вектору фазы В при симметричном режиме нагрузки сети):

4

Схема включение трансформатора тока в неполную звезду(для контроля линейного тока с помощью реле):

3

Схема включение трансформатора тока в полную звезду с подключением обмотки реле к фильтру нулевой последовательности(ФТНП):

2

Популярные виды и стоимость трансформаторов

Бытового потребителя больше интересуют токовые трансформаторы, используемые для подключения электросчётчиков. В продаже предлагаются приборы типов:

  • ТТИ;
  • ТТН;
  • ТОП;
  • ТОЛ и другие.

Цена зависит от разновидности, конструкции, характеристик и напряжений на котором будет использоваться ТН:

  • 0,66 кВ от 300 – 5000,
  • 6-10 кВ 10000 – 45000,
  • 35 кВ – около 50 000р,
  • 110 кВ и выше – нужно уточнять у производителя.

Возможные неисправности

Указанные устройства чаще всего выходят из строя в результате повреждения изоляции, вызванного перегревом, непредусмотренным механическим воздействием или ошибкой при сборке.

Чтобы проверить состояние прибора, измеряют сопротивление межвитковой изоляции. Если она меньше установленного значения, оборудование нуждается в замене или ремонте.

Также для диагностики используются специальные приборы – тепловизоры, позволяющие проверить состояние всей действующей схемы. Наиболее сложные диагностические процедуры производятся в лабораторных условиях. Своевременная диагностика позволяет исключить аварийные ситуации и обеспечить нормальную работу устройств.

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

Определение: Трансформатор тока - это устройство, которое используется для преобразования тока из более высокого значения в пропорциональный ток в более низкое значение. Он преобразует ток высокого напряжения в ток низкого напряжения, благодаря которому сильный ток, протекающий через линии передачи, надежно контролируется амперметром.

Трансформатор тока используется с прибором переменного тока, счетчиками или контрольным устройством, где измеряемый ток имеет такую ​​величину, что измерительный прибор или измерительная катушка удобно не могут быть выполнены с достаточной пропускной способностью по току.Трансформатор тока показан на рисунке ниже.

current-transformer Первичный и вторичный ток трансформаторов тока пропорционален друг другу. Трансформатор тока используется для измерения тока высокого напряжения из-за сложности недостаточной изоляции в самом счетчике. Трансформатор тока используется в метрах для измерения тока до 100 ампер.

Строительство трансформаторов тока

Сердечник трансформатора тока состоит из ламинированной кремниевой стали.Для получения высокой степени точности для изготовления стержней используется Permalloy или Mumetal. Первичные обмотки трансформаторов тока несут ток, который должен быть измерен, и он подключен к главной цепи. Вторичные обмотки трансформатора несут ток, пропорциональный измеряемому току, и он подключается к обмоткам тока измерительных приборов или приборов.

Первичная и вторичная обмотки изолированы от сердечников и друг от друга.Первичная обмотка представляет собой однооборотную обмотку (также называемую прутковой первичной) и несет ток полной нагрузки. Вторичная обмотка трансформаторов имеет большое количество витков.

current-transformer-circuit Отношение тока первичной обмотки и тока вторичной обмотки известно как отношение трансформатора тока цепи. Коэффициент тока трансформатора обычно высокий. Номинальные значения тока вторичной обмотки имеют порядок 5А, 1А и 0,1А. Текущие первичные рейтинги варьируются от 10А до 3000А и более.Символическое представление трансформатора тока показано на рисунке ниже.

circuit-of-bar-type-current-transformer Принцип работы трансформатора тока немного отличается от силового трансформатора. В трансформаторе тока импеданс нагрузки или нагрузка на вторичной обмотке немного отличается от силовых трансформаторов. Таким образом, трансформатор тока работает в условиях вторичной цепи.

нагрузка на груз

Нагрузка трансформатора тока - это значение нагрузки, подключенной через вторичный трансформатор.Выражается как выход в вольт-амперах (ВА). Номинальная нагрузка - это значение нагрузки на фирменной табличке CT. Номинальная нагрузка является произведением напряжения и тока на вторичной обмотке, когда ТТ подает на прибор или реле максимальное номинальное значение тока.

Влияние открытых вторичных обмоток СТ

При нормальных условиях эксплуатации вторичная обмотка ТТ связана с нагрузкой и всегда закрыта. Когда ток протекает через первичные обмотки, он всегда протекает через вторичные обмотки, и ампер-витки каждой обмотки впоследствии равны и противоположны.

Вторичные витки будут на 1% и 2% меньше, чем первичные витки, а разница используется в намагничивающем сердечнике. Таким образом, если вторичная обмотка разомкнута, и ток течет через первичные обмотки, тогда не будет размагничивающего потока из-за вторичного тока.

Из-за отсутствия встречных ампер-витков вторичной обмотки непротиворечивая первичная MMF создаст аномально высокий поток в сердечнике. Этот поток вызовет потери в сердечнике при последующем нагреве, и на вторичной клемме будет индуцировано высокое напряжение.

Это напряжение вызвало пробой изоляции, а также может произойти потеря точности в будущем, потому что чрезмерная MMF оставляет остаточный магнетизм в сердечнике. Таким образом, вторичная обмотка ТТ может никогда не быть разомкнутой, когда первичная обмотка несет ток.

векторная схема трансформатора тока

Фазовая диаграмма трансформатора тока показана на рисунке ниже. Основной поток взят за основу. Первичные и вторичные индуцированные напряжения отстают от основного потока на 90º.Величина первичного и вторичного напряжений зависит от количества витков на обмотках. Ток возбуждения индуцируется компонентами намагничивания и рабочего тока.

phasor-diagram-of-current-transformer, где, I с - вторичный ток
E с - вторичное индуцированное напряжение
I p - первичный ток
E p - первичное индуцированное напряжение
K т - коэффициент поворота, число вторичных витков / число первичных витков
I 0 - ток возбуждения
I м - ток намагничивания
I Вт - рабочий компонент
Φ с - основной поток

Вторичный ток отстает от вторичного индуцированного напряжения на угол θº.Вторичный ток перемещается на первичную сторону путем изменения тока вторичной обмотки и умножения на коэффициент поворота. Ток, протекающий через первичную обмотку, является суммой тока возбуждения I 0 и произведения коэффициента оборота на вторичный ток K t I с.

Соотношение и фазовые углы ошибок CT

У трансформатора тока есть две ошибки - ошибка отношения и ошибка фазового угла.

Ошибки коэффициента тока - Трансформатор тока в основном из-за энергетической составляющей тока возбуждения и задается как

ratio-current-transformer-equation, где I p - первичный ток.K t - коэффициент поворота и ток вторичной обмотки.

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

Типы трансформаторов тока

Трансформатор тока в основном подразделяется на три типа, т.е.трансформатор тока в обмотке, трансформатор тока тороидальной формы и трансформаторы стержневого типа.

1. Обмоточный трансформатор - В этом трансформаторе первичная обмотка состоит из трансформатора. Первичная обмотка имела один виток и соединена последовательно с проводником, который измерял ток. Обмоточный трансформатор в основном используется для измерения тока от 1 до 100 ампер.

wound-type-current-transformer 2. Трансформатор тока стержневого типа - Трансформатор стержневого типа имеет только вторичные обмотки.Проводник, на котором установлен трансформатор, будет действовать как первичная обмотка трансформаторов тока.

current-transformer 3.Тороидальный трансформатор тока - Этот трансформатор не содержит первичных обмоток. Линия, по которой протекает ток в сети, присоединяется через отверстие или окно трансформатора. Основным преимуществом этого трансформатора является то, что он имеет симметричную форму, благодаря которой у него низкий поток рассеяния, и, следовательно, меньше электромагнитных помех.

,
Как рассчитать / найти номинальные характеристики трансформатора в кВА

Рассчитать и найти номинальные значения однофазных и трехфазных трансформаторов в кВА

Мы знаем, что трансформатор всегда рассчитан в кВА. Ниже приведены две простые формулы для определения номинала однофазных и трехфазных трансформаторов .

Найти номинальное значение однофазного трансформатора

Номинальное значение однофазного трансформатора:

P = V x I.

Номинальное значение однофазного трансформатора в кВА

кВА = (В x I) / 1000

Номинал трехфазного трансформатора

Номинал трехфазного трансформатора:

P = √3.V x I

Номинальная мощность трехфазного трансформатора в кВА

кВА = (√3. V x I) / 1000

Но подождите, здесь возникает вопрос ... Посмотрите на общую паспортную табличку трансформатора 100 кВ. How to Calculate/Find the Rating of Transformer in kVA (Single Phase and Three Phase)? How to Calculate/Find the Rating of Transformer in kVA (Single Phase and Three Phase)?

Вы что-то заметили? В любом случае, мне все равно, каков ваш ответ;) но позвольте мне попытаться объяснить.

Вот этот рейтинг трансформатора составляет 100кВА .

Но первичное напряжение или высокое напряжение (H.V) составляет 11000 В = 11 кВ.

А Первичный ток на стороне высокого напряжения равен 5.25 ампер.

Также вторичное напряжение или низкое напряжение (LV) составляет 415 Вольт

А Вторичный ток (ток на стороне низкого напряжения) составляет 139,1 Ампер.

Проще говоря,

Номинальная мощность трансформатора в кВА = 100 кВА

Первичные напряжения = 11000 = 11 кВ

Первичный ток = 5,25 A

Вторичные напряжения = 415 В

Вторичный ток = 139,1 Ампер.

Теперь рассчитайте номинальную мощность трансформатора в соответствии с

P = V x I (Первичное напряжение х первичный ток)

P = 11000 В x 5.25A = 57 750 ВА = 57,75 кВА

Или P = V x I (Вторичные напряжения х Вторичный ток)

P = 415 В x 139,1A = 57 726 ВА = 57,72 кВА

Еще раз мы заметили, что рейтинг трансформатора (на паспортной табличке) - 100 кВА, , но согласно расчету ... это примерно , 57 кВА, ...

,

. Разница возникает из-за незнания того, что мы использовали однофазную формулу вместо трехфазной формулы.

Теперь попробуйте эту формулу

P = √3 x V x I

P = √3 Vx I (первичное напряжение х первичный ток)

P = √3 x 11000V x 5.25A = 1,732 x 11000 В x 5,25 A = 100 025 ВА = 100 кВА

Или P = √3 x V x I (Вторичные напряжения х Вторичный ток)

P = √3 x 415 В x 139,1 A = 1,732 x 415 В x 139,1 A = 99 985 ВА = 99,98 кВА

Рассмотрим (следующий) следующий пример.

Напряжение (линия к линии) = 208 В .

Ток (линейный ток) = 139 A

Теперь рейтинг трехфазного трансформатора

P = √3 x V x I

P = √3 x 208 x 139A = 1.732 x 208 x 139

P = 50077 ВА = 50 кВА

Примечание. Это сообщение было сделано по запросу нашего поклонника Пейджа Анил Виджай.

.Инструментальные трансформаторы тока

HV в T & D

Электрические измерения

HV

Электрические измерения в высоковольтных системах передачи и распределения не могут быть выполнены практически или безопасно при прямом контакте с проводниками электропитания. Вместо этого напряжения и токи должны быть снижены до безопасного и пригодного для использования уровня, который можно вводить в измерительные приборы.

HV Instrument Current Transformers in Transmission and Distribution Systems Приборные трансформаторы высокого напряжения HV Instrument Current Transformers in Transmission and Distribution Systems В в системах передачи и распределения (на фото: трансформатор тока шинного типа, используемый вместе с вводом трансформатора, вводом выключателя, вводом распределительного устройства и шиной для подачи измерительного сигнала и защитного сигнала тока.- Пекинская Ноббел Электрик Техн Девелопмент Ко, Лтд)

Это целая задача прибора трансформаторов тока ТТ и ВЦ.

Они обеспечивают точные напряжения и токи, масштабированные до более управляемых уровней. Они также приводят свои реплики в безопасное место для потенциального использования. Наиболее распространенный выходной диапазон 0 - 5,0 A для токов на основе их номинальных входов. Другие диапазоны также используются.

Большинство этих устройств - трансформаторов с железным сердечником .


Трансформаторы тока

Трансформаторы тока ( CTs ) всех размеров и типов попадают на подстанции, чтобы обеспечить точные копии для измерения, управления и защитного реле. Некоторые из них хорошо работают для приложений SA, а некоторые могут быть незначительными.

КТ производительность характеризуется:

  1. Коэффициент поворотов,
  2. Ошибка коэффициента поворота (поправочный коэффициент коэффициента),
  3. Напряжение насыщения,
  4. Ошибка фазового угла и
  5. Номинальная нагрузка вторичной цепи (нагрузка).

ТТ часто устанавливаются вокруг вводов силового оборудования, как показано на , рис. 1 ниже:

Bushing current transformer installation Bushing current transformer installation Рисунок 1 - проходной монтаж трансформатора тока

Они являются наиболее распространенными типами оборудования среднего напряжения и высокого напряжения . Втулки ТТ имеют тороидальную форму и имеют один первичный виток (силовой провод), который проходит через их центр. Коэффициент трансформации тока зависит от количества витков, намотанных на сердечник, чтобы составить первичный и вторичный.

ТТ с более низким напряжением часто представляют собой конструкцию типа « с намоткой », имеющую как многооборотную первичную, так и вторичную обмотки вокруг сердечника типа « E-форма » или « оболочка из формы ».

Их коэффициент - это число вторичных витков, деленное на количество первичных витков. Вторичные обмотки КТ часто вырезаются, чтобы обеспечить кратность нескольких витков. Площадь поперечного сечения сердечника, диаметр и магнитные свойства определяют производительность ТТ.

Так как ТТ работает в диапазонах номинального тока, его отклонения от заданного отношения витков характеризуются кривой коррекции отношения , иногда предоставляемой изготовителем.При малых токах ток возбуждения железного сердечника вызывает ошибки отношения, которые преобладают, пока достаточный первичный магнитный поток не преодолеет эффекты намагничивания сердечника.

Таким образом, ваттные или переменные измерения, сделанные при очень низкой нагрузке, могут быть по существу ошибочными как из-за погрешности отношения, так и из-за сдвига фаз. Возбуждающие текущие ошибки являются функцией индивидуальной конструкции КТ. Как правило, они выше для ТТ защиты, чем ТТ для измерения дохода.

ТТ для измерения дохода спроектированы с поперечным сечением сердечника, выбранным для минимизации эффектов возбуждающего тока, и их сердечники могут насыщаться при токах повреждения.Защитные ТТ используют более крупные сердечники, так как следует избегать высокого насыщения тока, чтобы ТТ точно воспроизводил большие токи для определения неисправности.

Ток возбуждения большего сердечника при низком первичном токе не считается важным для защиты, но может быть проблемой для измерения малых токов. Размер сердечника и магнитные свойства определяют способность ТТ вырабатывать напряжение для возбуждения вторичного тока через импеданс нагрузки цепи (нагрузка ).

Это важное соображение при добавлении IED или преобразователей SA в существующие схемы измерительных трансформаторов тока, так как дополнительная нагрузка может повлиять на точность.Дополнительная нагрузка на устройства SA с меньшей вероятностью создаст проблемы измерения с ТТ защиты на уровнях нагрузки, но может оказать нежелательное влияние на защитное реле при уровнях отказов. В любом случае, нагрузка КТ является важным фактором при проектировании.

Опыт использования защитных и измерительных трансформаторов тока, намотанных на современные сердечники из высококремнистой стали, показал, однако, что оба они работают сравнительно, как только рабочий ток значительно превышает ток возбуждения, если вторичная нагрузка поддерживается низкой.

Bushing Type Current Transformer with Protection Box Bushing Type Current Transformer with Protection Box Трансформатор тока проходного типа с защитной коробкой Вторичные обмотки

CT обычно не подключены.

Они могут быть подключены в любом количестве конфигураций, если они имеют безопасное заземляющее соединение для предотвращения смещения обмоток к первичному напряжению. Обычной практикой является параллельное подключение трансформаторов тока, чтобы их текущий вклад можно было суммировать для создания нового тока, такого как ток, представляющий ток в линии, где линия имеет два соединения автоматического выключателя, например, в « выключатель-и-а-». половина '' конфигурация.

ТТ - это дорогое оборудование , и замена его для соответствия новым требованиям к измерительным характеристикам обычно является непомерно дорогой.

Тем не менее, была разработана новая технология, которая позволяет IED компенсировать ограничения производительности КТ.

Эта технология позволяет IED-устройству «изучать» свойства ТТ и исправлять ошибки соотношения и фазового угла в рабочем диапазоне ТТ. Таким образом, CT, предназначенный для питания устройств защиты, может использоваться для подачи IED-устройств, измеряющих доход, и соответствовать требованиям стандарта I57E C57.13.

Случаи возникают, когда необходимо получить ток от более чем одного источника путем суммирования токов со вспомогательными ТТ.

Существуют также случаи, когда необходимы вспомогательные ТТ для изменения общего отношения или сдвига фазовых соотношений от источника с точки к треугольнику или наоборот для соответствия конкретной схеме измерения. Эти требования могут быть удовлетворены удовлетворительно, только если используемые вспомогательные средства являются адекватными. Если размер ядра слишком мал, чтобы управлять дополнительной нагрузкой схемы, вспомогательные устройства будут вводить чрезмерные ошибки отношения и фазового угла, которые ухудшат точность измерения.

К вспомогательному трансформатору следует подходить с осторожностью .

Ресурс: Автоматизация и подстанция - Джеймс В. Эванс, The St. Claire Group, LLC

,
Введение, Генерация переменного тока, AC против постоянного тока и трансформаторов

Введение

Электрическая цепь - это полный проводящий путь, по которому электроны текут от источника к нагрузке и обратно к источнику. Однако направление и величина потока электронов зависят от типа источника. В Электротехника , в основном, есть два типа источника напряжения или тока (электрической энергии), которые определяют тип цепи, и они являются; переменного тока (или напряжения) и постоянного тока .

В следующих нескольких постах мы сосредоточимся на переменном токе и перейдем к темам, начиная с , что переменный ток до переменного тока, формы и так далее.

Цепи переменного тока

Цепи переменного тока, как следует из названия (переменного тока), являются просто цепями, питаемыми от переменного источника напряжения или тока. Переменный ток или напряжение , это то, в котором значение напряжения или тока изменяется относительно определенного среднего значения и периодически меняет направление.

Большинство современных бытовых и промышленных приборов и систем питаются от переменного тока. Все подключенные к сети устройства постоянного тока и устройства на основе аккумуляторных батарей технически работают на переменном токе, поскольку все они используют некоторую форму постоянного тока, получаемую от переменного тока, либо для зарядки батарей, либо для питания системы. Таким образом, переменный ток является формой, через которую питание подается в сеть.

Чередование цепей возникло в 1980-х годах, когда Тесла решил решить проблему с далекими генераторами постоянного тока Томаса Эдисона.Он искал способ передачи электроэнергии при высоком напряжении, а затем использовал трансформаторы для повышения или понижения напряжения, которое может потребоваться для распределения, и, таким образом, смог минимизировать потери мощности на большом расстоянии, что было главной проблемой Direct Ток в то время.

переменного тока против постоянного тока (переменный ток против постоянного тока)

переменного и постоянного тока различаются в нескольких отношениях от поколения к передаче и распределению, но для простоты мы продолжим сравнение с их характеристиками для этого поста.

Основное различие между переменным и постоянным током, которое также является причиной их различных характеристик, заключается в направлении потока электрической энергии. В постоянном токе электроны движутся стабильно в одном направлении или вперед, в то время как в переменном токе электроны периодически меняют направление своего потока. Это также приводит к изменению уровня напряжения, так как он переключается с положительного на отрицательный в соответствии с током.

DC Current Flowing in one Direction AC Current alternating at Intervals

Ниже приведена сравнительная таблица, показывающая разницу между переменного и постоянного тока .Другие различия будут выделены, когда мы углубимся в изучение цепей переменного тока.

Основа сравнения

AC

DC

Мощность передачи энергии

Путешествие на дальние расстояния с минимальными потерями энергии

Большое количество энергии теряется при отправке на большие расстояния.

Основы Поколения

Вращающийся магнит вдоль провода.

Устойчивый магнетизм вдоль провода

Частота

Обычно 50 Гц или 60 Гц в зависимости от страны

Частота ноль

Направление

Периодически меняет направление при прохождении через контур

Это постоянный постоянный поток в одном направлении.

Текущий

Величина Варьируется со временем

Постоянная Величина

Источник

Все виды генераторов переменного тока и сети

Клетки, батареи, Преобразование из AC

Пассивные параметры

Импеданс (RC, RLC и т. Д.)

только сопротивление

Коэффициент мощности

лежит между 0 и 1

Всегда 1

Форма волны

Синусоидальный, Трапециевидный, Треугольный и Квадратный

Прямая линия, иногда Пульсирующая.

Основной источник переменного тока (Генератор переменного тока с одной катушкой)

Принцип вокруг генерации переменного тока прост. Если магнитное поле или магнит вращается вдоль стационарного набора катушек (проводов) или вращения катушки вокруг стационарного магнитного поля, переменный ток генерируется с использованием генератора переменного тока (генератора переменного тока).

Простейшая форма генератора переменного тока состоит из петли из проволоки, которая механически вращается вокруг оси, находясь между северным и южным полюсами магнита.

Посмотрите на изображение ниже.

Single Coil AC Generator

Когда катушка якоря вращается в магнитном поле, создаваемом магнитами северного и южного полюса, магнитный поток через катушку изменяется, и заряды, таким образом, протекают через провод, создавая эффективное напряжение или индуцированное напряжение. Магнитный поток через петлю является результатом угла петли относительно направления магнитного поля. Рассмотрите изображения ниже;

AC generator Armature at 0 degrees AC generator Armature at 90 degrees

AC generator Armature at 180 degrees AC generator Armature at 270 degrees

AC generator Armature at 360 degrees

Из изображений, показанных выше, мы можем сделать вывод, что определенное количество линий магнитного поля будет обрезано при вращении якоря, а количество «линий среза» определяет выходное напряжение .С каждым изменением угла поворота и результирующим круговым движением якоря относительно магнитных линий величина «обрезания магнитных линий» также изменяется, следовательно, и выходное напряжение также изменяется. Например, линии магнитного поля, срезанные при нулевом градусе, равны нулю, что делает результирующее напряжение нулевым, но при 90 градусах почти все линии магнитного поля обрезаются, таким образом, максимальное напряжение в одном направлении генерируется в одном направлении. То же самое относится к 270 градусам, только если оно генерируется в противоположном направлении.Таким образом, возникает результирующее изменение напряжения при вращении якоря в магнитном поле, что приводит к формированию синусоидальной волны . Результирующее индуцированное напряжение, таким образом, является синусоидальным, с угловой частотой ω, измеряемой в радианах в секунду.

Индуцированный ток в приведенной выше настройке задается уравнением:

I = V / R

, где V = NABwsin (мас.)

, где N = скорость

A = Площадь

B = Магнитное поле

w = Угловая частота.

Реальные генераторы переменного тока, очевидно, более сложны, чем эти, но они работают на основе тех же принципов и законов электромагнитной индукции, которые описаны выше. Переменный ток также генерируется с использованием определенных типов преобразователей и осцилляторных цепей, как в инверторах.

Трансформаторы

Принципы индукции, на которых основан AC, не ограничиваются только его генерацией, но также и его передачей и распределением .Поскольку в то время, когда AC приходилось считаться, одной из основных проблем был тот факт, что DC не мог передаваться на большие расстояния, поэтому одной из главных проблем, AC, должна была быть решена, чтобы стать жизнеспособной, безопасно доставлять высокое напряжение (KV), генерируемое потребителям, которые используют напряжения в диапазоне V, а не KV. Это одна из причин, почему трансформатор описывается как один из основных факторов, влияющих на переменный ток, и о нем важно поговорить об этом.

Transformer operation

В трансформаторах две катушки подключены таким образом, что, когда переменный ток подается в одну, он вызывает напряжение в другой.Трансформаторы - это устройства, которые используются для понижения или повышения напряжения, приложенного на одном конце (первичной обмотке), для создания более низкого или более высокого напряжения соответственно на другом конце (вторичной обмотке) трансформатора. Индуцированное напряжение во вторичной катушке всегда равно напряжению, приложенному к первичной катушке, умноженному на отношение числа витков вторичной катушки к первичной катушке.

Трансформатор, являющийся понижающим или повышающим трансформатором, таким образом, зависит от отношения числа витков на вторичной катушке к числу витков проводника на первичной катушке.Если на первичной катушке больше витков по сравнению с вторичной, трансформатор понижает напряжение , но если первичная катушка имеет меньшее число витков по сравнению с вторичной катушкой, трансформатор повышает напряжение применяется на начальном.

Трансформаторы

сделали распределение электроэнергии на большие расстояния очень возможным, экономичным и практичным. Чтобы уменьшить потери при передаче, электроэнергия передается от генерирующих станций с высоким напряжением и низким током, а затем распределяется по домам и офисам при низких напряжениях и больших токах с помощью трансформаторов.

Итак, мы остановимся здесь, чтобы не перегружать статью слишком большим количеством информации. Во второй части этой статьи мы обсудим формы колебаний переменного тока и рассмотрим некоторые уравнения и расчеты. Быть в курсе.

,

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *