Почему нельзя размыкать вторичную обмотку трансформатора тока?

Содержание

Явления при включении или выключении трансформатора

Почему нельзя размыкать вторичную обмотку трансформатора тока?

Явления, имеющие место в трансформаторе при его включении или привыключении, представляют собою явления неустановившегося состояния, продолжающиеся всего лишь доли секунды. Несмотря на незначительную длительность этих явлений, изучение их крайне необходимо, так как последствия их, если не принять определенных противомер, могут вывести из строя трансформатор или приборы, включенные в его цепь. Не задаваясь целью детально изложить теорию упомянутых выше явлений,мы ограничимся в дальнейшем лишь главнейшими моментами этой теории.

Явления при включении трансформатора

Трансформатор, включаемый в цепь при разомкнутой вторичной цепи во всем подобен обычной реактивной катушке с железом.Предположим предварительно, что реактивная катушка не имеет железного сердечника,а активное сопротивление ее обмотки ничтожно мало и им можно пренебречь.

При установившемся режиме магнитный поток реактивной катушки меняется согласно основному закону электромагнитной индукции: v=w*dФ/dt*10-8 ,где где v — мгновенное значение приложенного напряжения, w — число витков катушки, dФ —изменение за время dt пронизывающего катушку магнитного потока.

Полное изменение магнитного потока за какой-либо промежуток времени t, отсчитываемого от нулевого значения потока, выразится суммою изменений за тот же промежуток времени и будет равноФt =0 /tdФ=0 /tvdt/w×10-8

Поток Фt, представляет собою поток, который пронизывает катушку в момент времени t. Он является интегральной функцией приложенного напряжения.

Следовательно, если напряжение меняется по синусоидальной кривой, то и магнитный поток будет меняться также по синусоидальной кривой со сдвигом по фазе на 1/4 периода. При неустановившемся режиме включения магнитный поток реактивной катушки меняется согласно тому же основному закону электромагнитной индукции, но форма кривых изменения его во времени зависит от момента включения катушки на первичную сеть.Предположим, что первичное напряжение меняется по синусоидальной кривой V1 и катушка включена в момент прохождения напряжения через наибольшее значение (рис.1а).

В первый момент включения магнитный поток равен нулю.Но он тотчас же начнет нарастать по кривой,которая является интегральной кривой напряжения V1, на рисунке 1а по кривой Фy. Начиная с нулевого значения, поток будет нарастать до тех пор, пока напряжение имеет положительное значение, т.е до момента нулевого значения напряжения.В этот момент магнитный поток достигнет наибольшего значения и начнет уже убывать.

Совершенно ясно что изменение магнитного потока будет в рассматриваемом случае происходить по той же синусоидальной кривой, что и при установившемся режиме с отставанием от напряжения на 1/4 периода. Так как предполагается, что железа в реактивной катушке нет, то намагничивающий ток в своем изменении будет совпадать по фазе с магнитным потоком, т.е. будет меняться по синусоидальной кривой, совпадающей с кривой потока, на рис. 1а по кривой iy.

В виду того, что нарастание магнитного потока при рассматриваемом включении такое же, что и при установившемся режиме, ток включения будет равен установившемуся току. Предположим теперь, что катушка включается в момент прохождения напряжения через нуль (рис. 1б). Начиная с этого момента, магнитный поток катушки будет нарастать до тех пор, пока приложенное напряжение не сделается равным нулю, т. е. в течение полупериода.

Увеличение потока прекратится в момент прохождения напряжения через нуль.В течение следующего полупериода поток будет убывать,пока напряжение не изменит своего направления.

Изменение магнитного потока в этом случае изобразится на рис. 1б кривой Ф, а изменение намагничивающего тока кривой i. Так как кривая магнитного потока Ф в период его нарастания является интегральной кривой за полупериод,а не за 1/4 периода,как в первом включении,то ясно ,что наибольшее значение ординаты кривой Ф,а следовательно и кривой i, вдвое больше соответствующих значений ординат кривых Фy и iy.

Это значит ,что ток включения реактивной катушки без железа в момент прохождения напряжения через нуль вдвое больше тока включения той же катушки в момент прохождения напряжения через наибольшее значение. Если бы активное сопротивление катушки было действительно равно нулю, то магнитный поток и, следовательно, ток пульсировали бы неопределенно долгое время, не меняя своих знаков, т. е. ток в цепи катушки был бы пульсирующим постоянного направления.

Намагничивающий ток i (так же, как и магнитный поток Ф) в рассматриваемом случае включения мы можем представить себе как бы сложенным из тока iy установившегося режима и постоянного тока iп, равного наибольшему значению установившегося тока Iy (рис.2), т. е. при включении катушки на намагничивающий ток установившегося режима iy как бы накладывается постоянный ток iп. Наше предположение,что активное сопротивление (рис.2). катушки равно нулю, не совпадает с действительностью.

Наличие активного сопротивления быстро снижает постоянный ток Iп до нуля, вследствие чего ток включения постепенно переходит в ток установившегося состояния. В том случае, когда катушка включается в промежуточный момент между наибольшим и нулевым значениями напряжения, кривая тока включения по виду своему занимает среднее положение между кривыми тока рассмотренных случаев включения. На рис.

3 изображена кривая тока включения i в предположении, что включение произошло спустя период времени t после прохождения напряжения V1 через нуль, и что активное сопротивление катушки не равно нулю. Легко видеть, что ток включения в этом случае уже не является пульсирующим, постоянным по направлению, но он и не переменный симметричный ток установившегося режима. Этот ток мы можем рассматривать как результат сложения двух токов: тока установившегося режима, меняющегося по кривой iy, и тока постоянного по направлению, убывающего по кривой in.

Суммы ординат кривых iy и in дают ординаты кривой i. Величины токов iy и iп, а также время, в течение которого постоянный ток исчезает и ток включения переходит в установившийся ток, зависит от величины активного сопротивления катушки R и коэффициента самоиндукции L.

Действительный трансформатор, включаемый на первичную сеть вхолостую, отличается от рассмотренной реактивной катушки тем,что он обладает весьма большим коэффициентом самоиндукции и имеет железный сердечник. Наличие же железа в значительной мере увеличивает ток включения.

В самом деле, пусть включение произошло в момент прохождения напряжения через нуль. Магнитный поток должен увеличиться в этом случае до двойного своего значения установившегося режима. Следовательно, должна удвоиться индукция в железе, что приведет к сильному насыщению его и большому магнитному сопротивлению. Последнее обстоятельство имеет следствием чрезмерное возрастание намагничивающего тока включения.

У современных трансформаторов, в особенности с искусственным охлаждением, магнитная цепь берется с большим насыщением,и потому броски тока при включении должны быть большими. Осциллограммы токов включения современных трансформаторов показывают, что броски тока превосходят амплитуду нормального намагничивающего тока раз в 100—120. Так как нормальный намагничивающий ток составляет 5—10% нормального тока нагрузки, то броски тока при включении могут превосходить нормальный ток нагрузки в 8—12 раз.

Читайте также  Как определить потребляемую мощность по току?

Такие токи опасны для приборов, включенных в цепь трансформатора, и нежелательны для сети,к которой подключается трансформатор. Нежелательны они и для самого трансформатора из-за тех механических усилий, которые получаются между катушками обмотки. В силу кратковременности эти токи не опасны в тепловом отношении. Чтобы проиллюстрировать сказанное о включении трансформатора, на рис.4 приведены осциллограммы токов включения одного трансформатора, причем первая осциллограмма отвечает случаю включения при переходе напряжения через наибольшее значение, т.е.

через амплитуду его, а вторая осциллограмма —случаю включения при переходе через нуль. С целью ослабить ток включения применяют рубильники с так называемыми предварительными контактами, с помощью которых в первый момент в цепь трансформатора вводится большое сопротивление, замыкаемое накоротко при дальнейшем движении ножа рубильника.

Кроме явления неустановившегося тока, при включении трансформатора имеют место явления неустановившегося напряжения, которые часто ведут к чрезмерному повышению напряжения между соседними витками обмотки и между зажимами трансформатора.

Причина этих явлений лежит в свободных колебаниях, возникающих в цепи, состоящей или из емкости линии и самоиндукции самого трансформатора, когда последний включается с подключенной к линии вторичною обмоткою, или из емкости самого трансформатора и его же самоиндукции, когда включается одна обмотка высшего напряжения, имеющая довольно большую емкость. Математическим анализом свободных колебаний нетрудно показать, что эти колебания можно рассматривать как равнодействующие бегущих волн с крутым фронтом, перемещающихся по цепи в противоположные стороны с весьма большой скоростью, причем взаимный сдвиг их и высота фронта зависят от того, в какой момент изменения напряжения включается трансформатор. Бегущая волна,перемещаясь по обмотке трансформатора, дает между витком, над которым в данный момент расположился фронт волны, и следующим за ним витком напряжение, значительно превосходящее то напряжение, которое имеется между витками при установившемся состоянии. Если включение трансформатора происходит в момент перехода напряжения сети через наибольшее значение (амплитуду), то высота фронта волны, а следовательно, и напряжение между соседними витками может достигнуть величины амплитуды напряжения сети, т. е. в десятки раз превосходить нормальное напряжение между витками, равное V/w, где w— число витков обмотки.

Для трансформаторов низкого напряжения, у которых запас диэлектрической прочности изоляции велик в сравнении с обслуживаемым напряжением, такое перенапряжение между витками неопасно.Оно опасно для трансформаторов высокого напряжения, у которых изоляция работает ближе к пробивному напряжению.

Средством борьбы с пробоями от местных перенапряжений является усиление изоляции первых витков обмотки и включение перед обмоткою реактивной катушки.

Кроме местного перенапряжения, бегущие волны при благоприятных к тому условиях включения могут дать перенапряжение и на зажимах обмотки, достигающее двойной величины нормального напряжения.

Явления при выключении трансформатора

Явления при выключении трансформатора во многом зависят от условий разрыва цепи, а именно: от состояния и рода контактов включателя, от скорости разрыва цепи, от среды, в которой происходит разрыв цепи, и т. д. Время исчезновения тока в цепи зависит не только от скорости расхождения контактов выключателя, но и от скорости, с которой гаснет вольтовая дуга, образующаяся между расходящимися контактами. У плохо сконструированных выключателей после фактического разрыва цепи ток в ней поддерживается еще несколько периодов через вольтовую дугу. Наличие же вольтовой дуги, вызывающей свободные колебания, может привести к значительному перенапряжению у трансформаторов высокого напряжения, емкость обмоток которых довольно велика. Однако и в том случае, когда выключение не сопровождается заметной вольтовой дугой, например у масляных выключателей, может получиться у обмотки большое перенапряжение, на этот раз вследствие быстрого убывания тока, т. е. вследствие значительно превосходящей нормальную величину отношения di/dt; быстро убывающее поле индуктирует в этом случае большое напряжение в обмотке трансформатора.
Опасные перенапряжения возникают в трансформаторе и тогда когда он, будучи присоединен к одному лишь генератору (а не к шинам станции), сразу будет выключен при полной нагрузке со стороны высокого напряжения, т. е. со стороны вторичной цепи. Дело в том, что современные трансформаторы и при нормальном для них напряжении работают с довольно сильным насыщением если же это напряжение значительно повысится, как это имеет место в данном случае при сбрасывании нагрузки с генератора ,в особенности турбогенератора с его почти прямолинейной кривой намагничивания, то насыщенность магнитной цепи трансформатора возрастет в весьма большой степени, а это поведет к сильному искажению кривой намагничивающего тока, т.е. к появлению в ней высших гармоник.Эти гармоники вызовут в цепи генератора и трансформатора колебания всевозможных частот, вплоть до наивысших, которые в значительной степени могут повысить амплитуду напряжения, т. е. вызвать перенапряжение на зажимах обмоток трансформатора. Кроме того вследствие высокой частоты могут возникнуть в обмотке местные колебания, влекущие за собою порчу изоляции между витками. Перенапряжение у обмотки трансформатора появляется также при выключении длинной линии или кабеля без нагрузки. Оно является следствием вторичного включения линии, происходящего через повторно появляющуюся вольтовую дугу между разошедшимися уже контактами выключателя. Это вторичное зажигание дуги объясняется следующим образом. При выключении линии в момент прохождения тока через ноль — а в этот именно момент и выключают обычно масляные выключатели, — напряжение как раз проходит через амплитуду его (ибо нагрузка длинной линии -почти емкостная); это напряжение и останется на отключенных концах линии в качестве зарядного напряжения. Напряжение же обмотки трансформатора будет продолжать меняться по синусоиде. Через пол периода между контактами выключателя со стороны трансформатора и контактами выключателя со стороны линии будет действовать двойное нормальное напряжение, которое может вызвать вольтову дугу и как бы вторичное включение линии, но уже при двойном напряжении. Это включение линии даст бегущие в противоположные стороны волны с фронтом двойной, по сравнению с нормальным включением, высоты, а следовательно, и опасные перенапряжения как для линии, так и для трансформатора. При плохом устройстве контактов или при медленном выключении повторное загорание дуги может иметь место несколько раз. Несовершенство выключателя, а именно не одновременное включение всех фаз, порча одного из контактов или обрыв одной или двух фаз линии — также могут дать перенапряжение у трансформатора, находящегося на конце линии. В самом деле, если одна линия будет разомкнута, то из самоиндукции трансформатора, емкости этой разомкнутой линии и последовательно с нею соединенной емкости остальной части линии (рис.5) образуется цепь, в которой могут возникнуть свободные колебания той же частоты, что и частота питающего тока. Результатом этого в цепи появится резонанс напряжений, а следовательно, и перенапряжение обмотки трансформатора, доходящее до большой величины.

Источник: http://www.tor-trans.com.ua/turn-on-off-transformator.html

Трансформаторы тока и напряжения

Почему нельзя размыкать вторичную обмотку трансформатора тока?

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.
Читайте также  Как управлять двигателем постоянного тока?

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).

Читайте также  Как работает генератор переменного тока?

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.

Источник: http://electric-tolk.ru/transformatory-toka-i-napryazheniya/

Почему нельзя размыкать вторичную обмотку трансформатора тока: описание

Почему нельзя размыкать вторичную обмотку трансформатора тока?

Кроме трансформаторов, питающих электрооборудование, есть устройства, которые используются для измерения тока. Это трансформаторы тока (ТТ). Первичная обмотка этих устройств включается последовательно с нагрузкой, а к вторичной обмотке подключается амперметр или защитное устройство, обладающее низким сопротивлением. Эти приборы отличаются от обычных электротрансформаторов, в которых режим холостого хода (разомкнутые вывода вторичной катушки) является нормой. Если вторичную обмотку трансформатора тока ТТ разомкнуть, то устройство может выйти из строя.

Что из себя представляет измерительный трансформатор тока

Трансформатор тока — это небольшой электротрансформатор, обычно мощностью 5Вт, в котором первичная катушка намотана толстым проводом или шиной. В аппаратах, предназначенных сетей с силой тока более 100А вместо обмотки используется кабель или шина, проходящая через магнитопровод.

Нагрузкой ТТ являются амперметры, реле максимального или минимального тока и токовые обмотки электросчетчиков. Это аппараты, обладающие малым внутренним сопротивлением, поэтому ТТ работает в режиме КЗ.

Виды ТТ

Такие трансформаторы есть разных типов:

  • Сухие. Самый распространенный вид. Первичная обмотка выполнена из неизолированной шины или нескольких витков толстого провода.
  • Тороидальные. Первичная катушка отсутствует, вместо этого аппарат надевается на изолятор высоковольтного трансформатора или через него пропускается кабель. Отличаются простотой конструкции и низкой точностью измерений. Применяются в цепях защиты.
  • Высоковольтные. Используются для измерения в цепях высокого напряжения и для разделения измерительных приборов и цепей ВН.

Основные параметры

Главными параметрами при выборе аппарата являются следующие:

  • Номинальное напряжение. Определяется изоляцией обмоток и указывает, в сетях с каким напряжением допускается использовать устройство.
  • Номинальный ток первичной цепи. Это максимальная измеряемая величина, при котором возможна длительная работа.
  • Номинальный ток вторичной цепи. Нагрузка вторичной обмотки при подключенных реле или амперметре.
  • Сопротивление нагрузки. Полное сопротивление амперметра, катушки реле или электросчетчика. Отклонение этого параметра от паспортных данных влияет на точность измерений.
  • Коэффициент трансформации. Определяется соотношением первичного и вторичного токов.

Информация! Большинство параметров указывается на корпусе аппарата, остальные данные есть в паспорте устройства.

Преимущества использования

Применение ТТ дает преимущества при проектировании и эксплуатации электросетей:

  • использование одинаковых по конструкции амперметров, отличающихся только градуировкой шкалы;
  • разделение сетей высокого и низкого напряжения;
  • увеличение диапазона измерений.

Применение

Измерительные трансформаторы используются в следующих случаях:

  • Измерение тока, величина которого не позволяет измерить его непосредственно амперметром. Обычно это больше 5А.
  • Питание электросчетчиков. Позволят измерять бОльшую мощность, чем предусмотрено аппаратом.
  • Использование в качестве разделительного трансформатора. Позволяет производить измерения в сетях напряжением выше 1кВ.
  • В цепях контроля тиристорных преобразователей. При нарушениях в работе тиристоров на выходе аппарата вместо постоянного напряжения появляется пульсирующее, что приводит к появлению тока во вторичной обмотке ТТ.
  • Нулевая защита ВВ трансформаторов. Отключает аппарат при значительном перекосе нагрузки и коротком замыкании одной из фаз на землю.

Обозначение на схеме

В отличие от обычного электротрансформатора на схеме ТТ не отмечается магнитопровод. Условное обозначение этого устройства состоит из двух элементов, изображенный один поверх другого:

  • прямая линия – символизирует шину, проходящую через окно магнитопровода;
  • две полуволны, символизирующих вторичную обмотку, к которой подключается измерительный прибор.

Почему ТТ не может работать в режиме холостого хода

В отличие от обычного электротрансформатора для трансформатора тока является нормальным режим короткого замыкания. При размыкании выводов вторичной обмотки в ТТ происходят процессы, которые могут привести к аварийной ситуации.

Увеличение магнитного потока

В электротрансформаторе переменный ток I¹, протекающий по первичной обмотке, создает магнитный поток F¹ в магнитопроводе. Этот поток наводит напряжение во вторичной обмотке.

В свою очередь, ток I², протекающий по вторичной обмотке, создает магнитный поток F². Эти потоки находятся в противофазе и в значительной степени нейтрализуют друг друга – увеличение I² и F² приводит к росту I¹ и F¹, что ограничивает результирующий магнитный поток F.

Особенностью ТТ является то, что ток в первичной обмотке I¹ не зависит от нагрузки I² и магнитный поток F¹ остается неизменным, что при размыкании выводов и отсутствии I² приводит к росту F и перегреву магнитопровода.

Повышение напряжения на выводах

В режиме ХХ происходит рост напряжения на выводах вторичной обмотки. Это связано с тем, что трансформатор передает не просто ток или напряжение. Аппарат передает с одной катушки на вторую мощность P=I¹*U¹=I²*U².

В обычных аппаратах при уменьшении I² уменьшается также I¹ и передаваемая мощность Р. В отличие от них в ТТ I¹, U¹ и Р не зависят от I². Поэтому при уменьшении I², протекающего через вторичную обмотку, напряжение начинает расти и достигает максимума в режиме ХХ.

Справка! Измерить увеличение напряжения можно обычным вольтметром, но его ограничивает ток, протекающий через прибор. Для более качественного измерения необходим электростатический вольтметр.

Что произойдет при размыкании цепи вторичной обмотки

При размыкании или обрыве проводов, идущих к измерительным приборам, появляются два фактора, которые могут привести к аварии и травмам людей:

  • Перегрев, вызванный большим магнитным потоком в магнитопроводе. Возникает из-за того, что магнитный поток F¹, создаваемый шиной или силовым кабелем, проходящим через аппарат, не компенсируется потоком вторичной обмотки F². Может привести к разрушению изоляции и возгоранию устройства.
  • Высокая ЭДС на выводах вторичной катушки. Появляется потому, что трансформатор передает мощность с одной катушки на другую. Из-за того, что мощность, потребляемая аппаратом, при отключении измерительного прибора не меняется, а I². во вторичных цепях равен “0”, ЭДС увеличивается до нескольких киловольт. Это приводит к травмированию людей и разрушению изоляции.

Опасность возникновения аварийных ситуаций отображена в нормативных документах. Запрет на размыкание отходящих выводов трансформатора указан в нормативных документах, таких, как ПОТЭУ п.42.2, ПТЭЭП п.2.6.24 и других.



Как закоротить, если есть необходимость

При необходимости отсоединить измерительный прибор или реле, не отключая первичную цепь, вывода, идущие к этим элементам, необходимо закоротить куском провода или перемычкой сечением не менее 0,35мм². Устанавливается перемычка на выводах трансформатора или непосредственно возле измерительного прибора.

При заземленных отходящих выводах это можно сделать, не отключая электроустановку.

Важно! В процессе установки закоротки и демонтажа амперметра или реле под нагрузкой вторичная цепь не должна размыкаться.

Проверка правильности соединений

Правильность подключения ТТ производится контрольным измерением переносными токоизмерительными клещами. Показания приборов должны совпадать.

При подключении к аппарату реле защиты проверка выполняется при помощи специальных приборов, позволяющих подать ток необходимой величины в первичную обмотку.

При проверке подключения трехфазных электросчетчиков, необходимо проверить правильность подключения трансформаторов для каждой фазы:

  • подключить нагрузку к одной из фаз;
  • включить питание;
  • проверить направление вращения диска устройства или учет энергии в аппаратах других конструкций;
  • при неправильном подключении изменить полярность подключения;
  • повторить пп1-4 для каждой из фаз.

Источник: https://OTransformatore.ru/vopros-otvet/pochemu-nelzya-razmykat-vtorichnuyu-obmotku-transformatora-toka/