Зачем нужен трансформатор тока?

Содержание

Трансформаторы тока и напряжения

Зачем нужен трансформатор 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.

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).

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/

Зачем нужен трансформатор тока

Зачем нужен трансформатор тока?

В первую очередь необходимо понять, трансформатор тока — что это такое. На самом деле сделать это достаточно просто, ведь каждый хотя бы раз встречался с подобным устройством и примерно представляет, как именно оно работает.

Читайте также  Как регулировать обороты электродвигателя переменного тока?

В трансформаторе первичный ток пропорционален вторичному, а когда устройство включается и начинает работать, первичный ток сдвигается на угол (хотя в градусах величина угла равна практически нулю и даже не доходит до одной целой единицы).

Первичная обмотка включена последовательно, вторичная замыкается на нагрузку, именно поэтому получаются пропорциональные величины. Также стоит учитывать то, что вторичная заземляется, а обе они полностью изолированы друг от друга, значит, не могут передавать напряжение или какие-либо заряды.

Назначение ↑

С учетом представленной выше конструкции можно выделить ряд функций. Вот несколько основных сфер, где трансформатор тока незаменим:

  • он помогает измерить любым прибором подобные заряды. В первую очередь это касается силы тока, но — кроме амперметра — можно подключить и вольтметр, и другие приборы для измерения. Здесь переменный ток остается переменным, он просто становится более приемлемым для измерения, и с помощью данных приборов легко можно получить конкретное число единиц в определенной системе;
  • изолирование необходимо в том случае, когда электрическая система достаточно мощная. Трансформаторы здесь нужны для стабильной работы. Поэтому возможно производить ремонтные и профилактические работы, не опасаясь за жизнь и здоровье персонала;
  • преобразование переменного тока в такой же переменный ток подходящего значения Конкретные единицы подбираются таким образом, чтобы реле и защита устройства, которое будет подключено к конкретной электрической цепи, не перегорели и работали достаточно стабильно;
  • изолирование реле необходимо для того, чтобы защитить сотрудников, которые регулярно проверяют и ремонтируют технику. Напряжение способно нанести вред, даже если не нарушена изоляция или же не было серьезных ошибок в технологии установки, а также при эксплуатации.

Каждый понимает, что ответ на вопрос, для чего нужен трансформатор тока, неоднозначный. В зависимости от конкретной ситуации, а также от вида самого трансформатора, они могут выполнять разные функции, однако самое главное заключается в том, что необходимость этого устройства не требует доказательств.

Особенности ↑

Основная особенность данного прибора в его применении. Это всего лишь две функции. Первая ориентирована на защиту, а вторая — на измерение. Отличительная особенность таких аппаратов заключается в точности. Она обязательна в любой ситуации, чтобы измерения или же защита давала конкретные единицы.

Обеспечивается стабильная работа только максимально четким контролем. Любая, даже самая небольшая ошибка может быть очень трагичной.

Нужно регулярно проверять эти устройства, а также понимать, для чего нужны трансформаторы тока.

Виды ↑

Есть несколько основных групп трансформаторов тока. Каждая из них имеет свои подгруппы.

По установке

Некоторые модели созданы специально для закрытых помещений, другие же применяются на открытом пространстве. Изначально конструкция подразумевает данные различия, которые необходимо учитывать. Есть модели для установки в проемах (это либо специальная полость в стене, либо любая, уже имеющаяся арка). Также есть и вторая группа приборов, которые устанавливаются только на опорную стену, иными словами, нужно найти достаточно прочную вертикальную поверхность.

В первую очередь это касается коэффициента. В зависимости от числа обмоток и некоторых других особенностей эта цифра может быть небольшой или же наоборот значительной. Также есть и ступени трансформатора тока.

По обмотке

Существуют одновитковые и многовитковые трансформаторы.

Инженерный центр «ПрофЭнергия» имеет все необходимые инструменты для качественного проведения испытания изоляции силовых трансформаторов, слаженный коллектив профессионалов и лицензии, которые дают право осуществлять все необходимые испытания и замеры. Оставив выбор на электролаборатории «ПрофЭнергия» вы выбираете надежную и качествунную работу своего оборудования!

Если хотите заказать испытание изоляции силовых трансформаторов или задать вопрос, звоните по телефону: +7 (495) 181-50-34 .

Назначение измерительных трансформаторов тока

При использовании различных энергетических систем возникает необходимость в преобразовании определенных величин в аналоги с пропорционально измененными значениями.

Такая операция позволяет воссоздавать процессы в электронных устройствах, гарантируя безопасные учет их потребления. Для этого используется специальное оборудование — трансформатор тока наружной установки.

Когда нужны трансформаторы тока?

Измерительные трансформаторы тока предназначены для замера характеристик, ограниченных номинальным напряжением. Последняя величина варьируется от 0.66 до 750 кВ. ТТ широко используются для различных целей:

  1. При отделении низковольтных учетных приборов и реле от первичного напряжения в сети, что обеспечивает безопасность электрослужбам во время ремонта и диагностики.
  2. Силами трансформаторов тока релейные защитные цепи получают питание. В случае короткого замыкания или проблем с режимами работы электроприборов ТТ обеспечивает корректную и оперативную активацию релейной защиты.
  3. Используются для учета электроэнергии с помощью счетчика.

На практике встречаются различные модели измерительных трансформаторов и в компактных электроприборах с малым корпусом, и в полноценных энергетических установках с огромными габаритами.

Классификация и расчет

Расчет и выбор трансформаторов тока следует начинать с изучения классификации представленных на рынке устройств. Все ТТ в первую очередь подразделяются на две категории в зависимости от целевого назначения:

  1. Для измерения показателя счетчика.
  2. Для защиты электрооборудования.

Эти же категории, в свою очередь, классифицируются на виды в зависимости от типа подключения:

  • предназначенные для работы на открытом воздухе;
  • функционирующие в закрытом помещении;
  • используемые в качестве встроенных элементов электрооборудования;
  • накладные, предназначенные для для проходного изолятора;
  • переносные, дают возможность осуществлять расчет в любом месте;

Все трансформаторы тока могут иметь различный коэффициент трансформации, который получают при изменений количества витков первичной или вторичной обмотки. Также эти устройства различаются по количеству ступеней работы на одноступенчатые и каскадные.

Если рассматривать конструктивные особенности, то ТТ могут иметь различную по типу изоляцию:

  • сухую, изготовленную из фарфора, бакелита или литой эпоксидной изоляции;
  • бумажно-масляную;
  • газонаполненную;
  • залитую компаундом;

Также исходя из характеристик конструкции, выделяют катушечные, одновитковые и многовитковые ТТ с литой изоляцией.

Как выбрать трансформатор тока наружной установки для счетчика электроэнергии?

Расчет и выбор трансформаторов тока для счетчика следует начинать с анализа базовых параметров номинального тока:

  • номинальное напряжение сети;
  • параметр номинального тока первичной и вторичной обмотки;
  • коэффициент трансформации;
  • класс точности;
  • особенности конструкции;

При выборе номинального напряжения устройства необходимо подбирать значение превышающие или идентичное максимальному рабочему напряжению. Если рассматривать вариант счетчика 0.4 кВ, то здесь потребуется измерительный трансформатор на 0.66 кВ.

Значение номинального тока вторичной обмотки для того же счетчика, как правило, составляет 5 А. А вот с параметром для первичной обмотки нужно быть осторожнее. От этого значения зависит практически все подключение. Номинальный ток первичной обмотки формуется относительно коэффициента трансформации.

Последний следует выбирать по нагрузке с учетом работы в аварийных ситуациях. Согласно официальным правилам устройства электроустановок, допустимо подключение и использование трансформаторных устройств с завышенным коэффициентом трансформации.

Класс точности следует выбирать в зависимости от целевого назначения счетчика электричества. Коммерческий учет требует высокий класса точности — 0.5S, а технический учет потребления допускает параметр точности в 1S.

Говоря о конструкции ТТ, нужно учесть, что для счетчика с напряжением до 18 кВ используются однофазные или трехфазные ТТ. Для более высоких значений подойдут только однофазные конфигурации.

Как осуществляется подключение измерительного ТТ тока для счетчика?

Обозначение на схеме

Специалисты не рекомендуют осуществлять подключение счетчика с помощью трехфазного ТТ. Это обусловлено его несимметричной магнитной системой и увеличенной погрешностью. В этом случае оптимальным вариантом будет группа из 2 однофазных приборов, соединенных в неполный треугольник.

Подробнее изучить классификацию, базовые параметры и технические требования на подключение и расчет ТТ для счетчика электроэнергии можно в ГОСТ 7746-2001.

Подключение счетчика электричества

Что такое и зачем нужен трансформатор тока

Для измерения токов в силовых цепях переменного напряжения применяют трансформаторы тока. Они применяются как в цепях до 1000 В так и выше 1000 В. Они имеют стандартные токи вторичной цепи – 1 А или 5 А и измерительные приборы и реле выполняют на этот ток. Вторичная обмотка трансформатора обязательно заземляется, чтоб в случае пробоя изоляции измерительные устройства не оказались под напряжением первичной цепи.

Схема такого трансформатора показана ниже:

Главной особенностью таких устройств является то, что ток, протекающий в первичной цепи абсолютно независим от режимов работы вторичной цепи. Во вторичной цепи трансформатора предохранитель не ставят, так как обрыв вторичной цепи трансформатора тока – это аварийный режим работы. Почему так мы рассмотрим в следующих статьях.

Номинальное напряжение

Это напряжение линейное сети, в которой должен работать трансформатор. Именно это напряжение будет определять изоляцию между обмотками, одна из которых будет находится под высоким потенциалом, а вторая заземлена.

Номинальные токи

Токи, при которых устройство может работать в длительном режиме не перегреваясь. Как правило, такие трансформаторы имеют большой запас по нагреву и могут работать нормально с перегрузкой в 20%.

Коэффициент трансформации

Отношение первичного и вторичного тока определяемый формулой:

Коэффициент трансформации действительный будет иметь отличия от номинального ввиду потерь в трансформаторе.

Токовая погрешность

В процентах имеет вид:

Где I2 – вторичный, I1 ‘ — первичный приведенный токи.

Угловая погрешность

В реальном трансформаторе первичная составляющая по фазе сдвинута от вторичной на угол отличный от 180 0. Для отсчета угловой погрешности вектор вторичной составляющей поворачивают на 180 0. Угол между вектором первичной составляющей и этим вектором носит название угловой погрешности. Если перевернутый вектор вторичной составляющей опережает первичную – то погрешность будет положительной, если отстает – отрицательной. Измеряется такой вид погрешности в минутах.

Читайте также  Почему автомобиль бьется током?

Соответственно трансформаторы тока имеют свой класс точности согласно ГОСТ – 0,2;0,5;1;3;10. Класс точности говорит о допустимой погрешности в процентах Z2 = Z2н.

Полная погрешность

Определяется в процентах %, и имеет формулу:

Где: I1 – действующее первичное значение, i1, i2 – мгновенные значения первичных и вторичных токов, Т – период частоты напряжения переменного.

Номинальная нагрузка

Нагрузка, определяемая в Омах, при которой трансформатор будет работать в пределах своего класса точности и с cosφ2н =0,8. Иногда могут применять понятие номинальной мощности Р:

Поскольку значение I2н строго нормировано, то мощность трансформатора будет зависеть только от нагрузки Z2н .

Номинальная предельная кратность

Кратность первичного тока к значению его номинальному, при котором погрешность его может достигать примерно 10%. При этом нагрузка и ее коэффициенты мощности должны быть номинальными.

Максимальная кратность вторичного тока

Отношение максимального вторичного тока, к номинальному его значению при действующей вторичной нагрузке равной номинальной. Максимальная кратность определяется насыщением магнитопровода, это когда при дальнейшем увеличении первичного тока, вторичный остается неизменным.

Post navigation

Источники: http://energiatrend.ru/news/dlja-chego-nuzhen-transformator-toka, http://infoelectrik.ru/elektrotexnicheskie-ustrojstva/naznachenie-izmeritelnyx-transformatorov-toka.html, http://elenergi.ru/chto-takoe-i-zachem-nuzhen-transformator-toka.html

Источник: https://electricremont.ru/zachem-nuzhen-transformator-toka.html

Выбор коэффициента трансформации измерительных трансформаторов тока 6-10 кВ

Зачем нужен трансформатор тока?

Измерительные трансформаторы тока 6-10 кВ используются в реклоузерах (ПСС), пунктах коммерческого учета (ПКУ), камерах КСО — везде, где требуется учет электроэнергии или контроль тока для защиты линии от перегрузки.

Одним из основных параметров трансформатора тока (ТТ) является коэффициент трансформации, который чаще всего имеет обозначение 10/5, 30/5, 150/5 или аналогичное. Попробуем разобраться, что это означает, и как правильно выбрать коэффициент трансформации трансформатора тока.

Важно! Трансформатор тока по природе является повышающим, поэтому его вторичная обмотка должна быть всегда замкнута накоротко через амперметр или просто перемычкой. Иначе он сгорит или ударит кого-нибудь током.

Как выбрать трансформатор тока

Максимальный рабочий ток первичной обмотки трансформатора определяется мощностью силового трансформатора на понижающей подстанции.

Например, если мощность подстанции 250 кВА, то при номинальном напряжении линии 10 кВ ток не будет превышать 15 А. Значит коэффициент трансформации трансформаторов тока должен быть не менее 3 или, как это часто обозначают, 15/5. Использование трансформаторов тока меньшего номинала может привести к тому, что ток во вторичной обмотке будет значительно превышать заданное значение 5 А, что может привести к существенному снижению точности измерений или даже выходу из строй счетчика электроэнергии.

Таким образом, минимальное значение коэффициента трансформации ТТ ограничивается номинальным током линии.

А существуют ли ограничения на коэффициент трансформации с другой стороны? Можно ли использовать, например, вместо трансформаторов 15/5 трансформаторы 100/5? Да, такие ограничения существуют.

Если использовать трансформаторы тока с непропорционально большим номиналом, то результатом будет слишком малый ток во вторичной обмотке трансформатора, который счетчик электроэнергии не сможет измерять с необходимой точностью.

Чтобы не производить каждый раз громоздкие математические вычисления, был выработан ряд правил по выбору коэффициента трансформации ТТ. Эти правила зафиксированы в настольной книге каждого энергетика — в «Правилах устройсва электроустановок» (ПУЭ).

Правила устройства электроустановок допускают использование трансформаторов тока с коэффициентом трансформации выше номинального. Однако такие трансформаторы ПУЭ называют «трансформаторами с завышенным коэффициентом трансформации» и ограничивают их использование следующим образом.

1.5.17. Допускается применение трансформаторов тока с завышенным коэффициентом трансформации (по условиям электродинамической и термической стойкости или защиты шин), если при максимальной нагрузке присоединения ток во вторичной обмотке трансформатора тока будет составлять не менее 40 % номинального тока счетчика, а при минимальной рабочей нагрузке — не менее 5 %.

Поскольку упомянутое в ПУЭ понятие минимальной рабочей нагрузки является не очень понятным, то используют и другое правило:

Завышенным по коэффициенту трансформации нужно считается трансформатор тока, у которого при 25% расчетной присоединяемой нагрузке (в нормальном режиме) ток во вторичной обмотке менее 10% номинального тока счетчика.

Таким образом, максимально возможное значение коэффициента трансформации применяемых трансформаторов тока ограничивается чувствительностью счетчиков электроэнергии.

Расчет минимального и максимального значения коэффициента трансформации

Для расчета номинала трансфоррматора тока необходимо знать диапазон рабочих токов в первичной обмотке трансформатора.

Минимальный коэффициент трансформации ТТ рассчитывается, исходя измаксимального рабочего тока в линии. Максимальный рабочий ток можно вычислить, исходя из общей мощности потребителей электроэнергии, находящихся в одной сети.

Но производить эти вычисления нет необходимости, так как все расчеты уже были проделаны ранее при проектировании трансформаторной подстанции.

Как правило, номинал силового трансформатора выбран таким, чтобы регулярная нагрузка не превышала номинальную мощность трансформатора, а кратковременная пиковая нагрузка превышала мощность трансформатора не более, чем на 40%.

Нужно различать полную мощность (измеряется в кВА) и полезную мощность (измеряется в кВт). Полная мощность связана с полезной через коэффициент мощности, характеризующий реактивные потери в сети. Больше информации по теме можно получить на другой странице нашего сайта.

Поделив потребляемую мощность на номинальное напряжение сети и уменьшив полученное значение на корень из 3, получим максимальный рабочий ток. Отношение максимального рабочего тока к номинальному току счетчика электроэнергии и даст искомый минимальный коэффициент трансформации.

Например, для подстанции мощностью 250 кВА при номинальном напряжении сети 10 кВ максимальный рабочий ток составит около 15 А. Поскольку кратковременный максимальный рабочий ток может достигать 20 А, то минимальный номинал трансформатора тока лучше взять с небольшим запасом — 20/5.

Максимальный коэффициент трансфортмации ТТ определим, умножив минимальный коэффициент трансформации на отношение уровеня рабочего тока (в процентах от максимального) к уровеню тока во вторичной обмотке трансформатора (также в процентах от максимального).

Например, минимальный коэффициент трансформации — 15/5, расчетный уровень рабочего тока — 25% от максимального, ток во вторичной обмотке трансформатора — 10% от номинального тока счетчика. Тогда искомый минимальный номинал ТТ — 15/5 * 25/10, то есть 7,5 или в традиционной записи 37,5/5. Но, поскольку ТТ с таким номиналом не выпускаются, то нужно взять ближайшее значение — 30/5.

Требования, предъявляемые нормативными документами к выбору коэффициента трансформации измерительных трансформаторов тока, оставляют очень мало места для маневра, позволяя выбрать трансформатор только из двух-трех близких номналов

Источник: https://tmtrade.ru/vybor-transformatorov-toka

Основы работы трансформатора простыми словами

Зачем нужен трансформатор тока?

Трансформаторы широко используются во всех отраслях электроники. Одно из их наиболее известных применений — в источниках питания, где они используются для преобразования рабочего напряжения из одного значения в другое. Они также служат для изоляции цепи на выходе от прямого подключения к первичной цепи. Таким образом, они передают энергию из одной цепи в другую без прямого подключения.

Очень большие трансформаторы используются в для изменения линейных напряжений между различными требуемыми значениями. Однако для радиолюбители или домашние энтузиасты обычно встречают трансформаторы в источниках питания. Трансформаторы также широко используются в других цепях от аудио до радиочастот, где их свойства широко используются для соединения различных этапов в оборудовании.

Яндекс.Картинки

Что такое трансформатор?

Базовый трансформатор состоит из двух обмоток. Они известны как первичные и вторичные. В сущности, энергия входит в первичную и выходит во вторичную. Некоторые трансформаторы имеют больше обмоток, но основа работы остается той же.

Есть два основных эффекта, которые используются в трансформаторе, и оба относятся к току и магнитным полям. В первом случае обнаруживается, что ток, протекающий в проводе, создает вокруг него магнитное поле. Величина этого поля пропорциональна току, протекающему в проводе. Также установлено, что если провод намотан на катушку, то магнитное поле увеличивается.

Если это электрически сгенерированное магнитное поле находится в существующем поле, то на провод, воздействующий током, будет действовать сила так же, как два неподвижных магнита, расположенных рядом друг с другом, будут либо притягивать, либо отталкивать друг друга.

Именно это явление используется в электродвигателях, счетчиках и ряде других электрических агрегатов.

Второй эффект заключается в том, что если магнитное поле вокруг проводника изменяется, то в проводнике будет индуцироваться электрический ток. Одним из примеров этого может быть случай, если магнит расположен близко к проводу или катушке. При этих обстоятельствах электрический ток будет индуцирован, но только если магнит движется.

Комбинация двух эффектов происходит, когда два провода или две катушки размещены вместе. Когда ток изменяет свою величину в первой, это приведет к изменению магнитного потока, и это, в свою очередь, приведет к току, индуцируемому во второй. Это основная концепция трансформатора, из которой видно, что он будет работать только тогда, когда переменный ток проходит через входную или первичную цепь.

Коэффициент трансформации трансформатора

Для протекания тока должна присутствовать ЭДС (электродвижущая сила). Разность потенциалов или напряжение на выходе зависит от соотношения витков в трансформаторе. Обнаружено, что если на первичной обмотке присутствует больше витков, чем на вторичной, то напряжение на входе будет больше, чем на выходе, и наоборот. На самом деле напряжение можно легко рассчитать, исходя из знания соотношения витков:

Читайте также  Как устроен двигатель постоянного тока?

Формула расчёта трансформатора

Где       Ep — первичная ЭДС.       Es — вторичная ЭДС.       np — количество витков на первичной

      ns — количество витков на вторичной.

Если отношение витков ns/np больше единицы, то трансформатор будет выдавать более высокое напряжение на выходе, чем на входе, и он называется повышающим трансформатором. Аналогичным образом, если отношение витков меньше единицы, то трансформатор является понижающим.

Соотношения напряжения и тока на трансформаторе

Существует ряд других факторов, которые можно легко рассчитать. Первое — это соотношение входных и выходных токов и напряжений. Поскольку входная мощность равна выходной мощности, можно рассчитать напряжение или ток, если остальные три значения используют простую формулу, показанную ниже. Этот факт не учитывает каких-либо потерь в трансформаторе, которые, к счастью, можно игнорировать в большинстве расчетов.

Vp x Ip = Vs x Is

Где      Vp — напряжение в первичной обмотке      Ip — ток в первичной обмотке      Vs — напряжение во вторичной обмотке

      Is — ток во вторичной обмотке

Например, возьмем случай сетевого трансформатора, который выдает 25 вольт на один усилитель. При входном напряжении 250 вольт это означает, что входной ток составляет только одну десятую ампер.

Для некоторых трансформаторов число витков на первичной обмотке будет таким же, как на вторичной обмотке, а ток и напряжение на входе будут такими же, как на выходе. Однако если отношение витков не равно 1: 1, соотношение напряжения и тока будет различным на входе и выходе.

Из простого отношения, показанного выше, будет видно, что отношение напряжения к току изменяется между входом и выходом. Например, трансформатор с соотношением витков 2:1 может иметь вход 20 В с током 1 А, тогда как на выходе напряжение будет 10 В при 2 А.

Поскольку отношение напряжения и тока определяет полное сопротивление, видно, что трансформатор можно использовать для изменения полного сопротивления между входом и выходом. Фактически импеданс изменяется как квадрат отношения витков, как видно из:

Использование

Трансформаторы широко используются в радио и электронике. Одно из их основных применений — сети электропитания. Здесь трансформатор используется для изменения входного сетевого напряжения (около 240 В во многих странах и 110 В во многих других) на требуемое напряжение для питания оборудования.

У большей части современного оборудования, использующего полупроводниковую технологию, требуемые напряжения намного ниже, чем на входящей сети. В дополнение к этому трансформатор изолирует питание вторичной обмотки от сети, тем самым делая эксплуатацию более безопасной.

Если бы питание было взято непосредственно из электросети, риск поражения электрическим током был бы гораздо выше.

Силовой трансформатор, подобный используемому в источнике питания, обычно наматывается на железный сердечник. Это используется для концентрации магнитного поля и обеспечивает очень тесную связь между первичной и вторичной обмотками. Таким образом, эффективность поддерживается как можно выше. Однако очень важно убедиться, что этот сердечник не действует как однооборотная обмотка. Для предотвращения этого секции сердечника изолированы друг от друга. Фактически сердечник состоит из нескольких пластин, каждая из которых чередуется, но изолируется друг от друга.

Две обмотки силового трансформатора также хорошо изолированы друг от друга.

Хотя одно из основных применений трансформаторов, с которыми столкнется любитель — это преобразование напряжения питания или сетевого напряжения на новый уровень, у них также есть множество других применений, для которых они могут быть использованы.

Ранее, они широко использовались в аудиоустройствах, что позволяло управлять громкоговорителями с низким импедансом от цепей, которые имели относительно высокий выходной импеданс.

Тот факт, что они могут изолировать компоненты постоянного тока, выступать в качестве трансформаторов полного сопротивления и в виде настроенных цепей, означает, что они являются жизненно важным элементом во многих цепях.

Вывод

Трансформатор является бесценным компонентом в современной электронике. Несмотря на то, что интегральные схемы и другие полупроводниковые устройства, кажется, используются всё чаще, ничто не заменит трансформатор. Тот факт, что он способен изолировать и передавать энергию от одной цепи к другой, в то же время изменяя полное сопротивление, гарантирует, что он уникально позиционируется как инструмент для конструкторов электроники.

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5c6450b4c0874300adc6bc01/5d871d3cb5e99200ae5f8910

Зачем нужны трансформаторы тока

Зачем нужен трансформатор тока?

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. F1=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.

Источник: https://ostwest.su/instrumenty/zachem-nuzhny-transformatory-toka.php/