Схема включения трансформатора тока: Схемы подключения трансформатора | Полезные статьи

Схемы соединений трансформаторов тока и цепей тока реле токовых защит

Для токовых защит используются схемы с ТТ, установленными во всех трёх фазах (трёхфазные) или в двух фазах (двухфазные). При этом вторичные обмотки ТТ могут соединяться в полную или неполную звезду, а также в полный или неполный треугольник.

Подключение пусковых реле тока к трансформаторам тока в схемах токовых защит может осуществляться по различным схемам:

• соединение ТТ и обмоток реле в полную звезду;

• соединение ТТ и обмоток реле в неполную звезду;

• соединение ТТ в треугольник, а обмоток реле в звезду;

• соединение двух ТТ и одного реле в схему на разность токов 2-х фаз;

• соединение ТТ в фильтр токов нулевой последовательности.

Поведение и работа реле в каждой из этих схем зависят от характера распределения токов в ее вто­ричных цепях в нормальных и аварийных условиях. При анализе различных схем сначала определяются положительные направления действующих величин первичных токов ТТ при различных видах к.з., а затем определяются пути замыкания вторичных токов каждого ТТ. Результирующий ток в проводах и обмотках реле тока определяется геометрическим сложением или вычитанием соответствующих векторов фазных токов.

Для каждой схемы определяется отношение тока в реле I_р к току в фазе I_ф, которое называется коэффициентом схемы:

;

Коэффициент схемы необходимо учитывать при расчёте уставок и оценке чувствительности токовой защиты.

Векторные диаграммы первичных токов при различных к.з. представлены на рисунке 23.

Схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле в полную звезду

Трансформаторы тока устанавливаются во всех фазах. Вторич­ные обмотки трансформаторов тока и обмотки реле соединяются в звезду и их нулевые точки связываются одним проводом, назы­ваемым нулевым. В нулевую точку объединяются одноименные зажимы обмоток трансформаторов тока.

Рисунок 22 – Соединение трансформаторов тока и реле по схеме полной звезды

При нормальном режиме и трехфазном к.з. в реле I, II и III проходят токи фаз:

; ;,

а в нулевом проводе — их гео­метрическая сумма, ,которая при симметричных режимах равна нулю (как при наличии, так и отсутствии заземления, рисунок 23, а).

Рисунок 23 – Векторная диаграмма токов.

а — при трехфазном к. з.; б — при двухфазном к. з.; е — при однофазном коротком замы­кании; г — при двухфазном к. з. на землю; д — при двойном замыкании на землю в раз­ных точках.

При двухфазных к. з. ток к.з. проходит только в двух поврежденных фазах и соответственно в реле, подключенных к трансформаторам тока поврежденных фаз (рисунок 23, б), ток в неповрежденной фазе отсутствует. Согласно закону Кирхгофа сумма токов в узле равна нулю, следовательно, = 0, отсюда .

С учетом этого на векторной диаграмме (рисунок 23, б) токи I_B и I_С показаны сдвинутыми по фазе на 180°.

Ток в нулевом проводе схемы равен сумме токов двух повре­жденных фаз, но так как последние равны и противоположны по фазе, то ток в нулевом проводе также отсутствует.

Т.е. реле, включенное в нулевой провод схемы трансформаторов тока, соединённых в полную звезду, не будет реагировать на междуфазные к.з.

Однако, из-за неидентичности характеристик и погрешностей ТТ сумма вторичных токов при нагрузочном режиме и при 3-х и 2-х фазных к.з. отличается от нуля и в нулевом проводе проходит ток, называемый током небаланса.

При однофазных к. з. первичный ток к.з. проходит только по одной поврежденной фазе (рисунок 23, в). Соответствующий ему вторичный ток проходит также только через одно реле и замы­кается по нулевому проводу.

При двухфазных к.з. на землю токи проходят в двух повреждённых фазах и соответственно в двух реле, а в нулевом проводе проходит ток, равный геометрической сумме токов повреждённых фаз, всегда отличный от нуля.

При двойном замыкании на землю в различных точках, например фаз В и С, на участке между точками замыкания на землю режим аналогичен 1ф. к.з. фазы В, а между источником питания и ближайшему к нему месту замыкания фазы С – соответствует режиму 2-х фазного к.з. фаз В и С.

Нулевой провод схемы звезды является фильтром токов нулевой последовательности. Токи прямой и обратной последовательностей в нулевом проводе не проходят, так как векторы каждой из этих систем дают в сумме нуль. Токи же нулевой последовательности совпадают по фазе, поэтому в нулевом проводе проходит утроенное значение этого тока.

Ток в реле равен току в фазе, поэтому коэффициент схемы равен единице: К_СХ = 1.

Выводы:

1. Схема полной звезды реагирует на все виды замыканий.

2. Схема применяется для включения защиты от всех видов однофазных и междуфазных к.з.

3. Схема отличается надежностью, так как при любом замыкании срабатывают по крайней мере два реле.

Схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле в неполную звезду

ТТ устанавливаются в двух фазах (обычно А и С), вторичные обмотки и обмотки реле соединяются аналогично схемы полной звезды.

Рисунок 24 – Схема соединения транс­форматоров тока и обмоток реле в неполную звезду.

В нормальном режиме и при трёхфазном к.з. в реле I и III проходят токи соответствующих фаз:

; ,

В нулевом проводе ток равен их геометрической сумме: Фактически ток в нулевом проводе соответствует току фазы В, отсутствующей во вторичной цепи.

В случае двухфазного к.з. токи появляются в одном или двух реле (I или III) в зависимости от того, какие фазы по­вреждены.

Ток в обратном проводе при двухфазных к.з. между фазами А и С, в которых установлены трансформаторы тока, равен нулю, т.к. I_A = — I_C, а при замыка­ниях между фазами AB и ВC он соответственно равен I_Н.П = — I_а и I_Н.П = — I_С.

В случае однофазного к. з. фаз (А или С), в кото­рых установлены трансформаторы тока, во вторичной обмотке трансформатора тока и обратном проводе проходит ток к.з. При замыкании на землю фазы

В, в которой трансформатор тока не установлен, токи в схеме защиты не появляются; следовательно, схема неполной звезды реагирует не на все случаи однофазного к.з. и поэтому применяется только для защит, действующих при между фазных повреждениях. Рассмотрев поведение защиты при различных видах замыканий, нетрудно заметить, что при трехфазном замыкании работают три реле, при двухфазном — два; при замыкании фазы В на землю защита не работает.

Выводы:

1. Схема неполной звезды реагирует на все виды междуфазных замыканий.

2. Схема достаточно надежна, т.к. при любом междуфазном замыкании срабатывают, по крайней мере, два реле.

3. Для ликвидации однофазных замыканий требуется дополнительная защита.

4. используется для подключения защиты от междуфазных к.з.

Коэффициент схемы К_СХ = 1.

Схема соединения ТТ в треугольник, а обмоток реле в звезду

Вторичные обмотки трансформаторов тока, соединенные после­довательно разноименными выводами, образуют тре­угольник. Реле, соединенные в звезду, подключаются к вершинам этого треугольника. Из токораспределения на рисунке 25, а) видно, что в каждом реле проходит ток, равный геометрической разности токов двух фаз:

; ;.

Рисунок 25 – Схема соединения ТТ в треугольник, а обмоток реле в звезду – а), векторная диаграмма токов – б).

При симметричной нагрузке и трехфаз­ном к.з. в каждом реле проходит линейный ток, в раз больший фазных токов и сдвинутый относи­тельно последних по фазе на 30°

(рисунок 25, б).

В таблице 3 приведены значения токов при других видах к.з. в предположении, что коэффициент трансформации трансформа­торов тока равен единице (К_Т = 1).

Таблица 3 – Значения токов при различных видах к.з.

Вид короткого замыкания	Поврежден­ные фазы	Токи в фазах	Токи в реле
			I	II	III
Двухфазное	А, В	IB = — IA, I C= 0	2IA	IB	-IA
	В, С	IC = — IB, IA = 0	-IB	2IB	IC
	С, А	IA = — IC, I B = 0	IA	-IC	2IC
Однофазное	А	IA = IK, IB = IC = 0	IA	0	-IA
	В	IB = IK, IA = IC = 0	-IB	IB	0
	С	IC =IK, IB = IC = 0	0	-IC	IC

Таким образом, схема соединения трансформаторов тока в тре­угольник обладает следующими особенностями:

1. Токи в реле проходят при всех видах к.з., и, следовательно, защиты по такой схеме реагируют на все виды к.з.

2. Отношение тока в реле к фазному току зависит от вида к.з.

3. Токи нулевой последовательности не выходят за пределы треугольника трансформаторов тока, не имея пути для замыка­ния через обмотки реле, значит при к.з. на землю в реле попадают только токи прямой и обратной последовательностей, т. е. только часть тока к.з.

В рассматриваемой схеме ток в реле при 3-х фазных симметричных режимах в раз больше тока в фазе, поэтому коэффициент схемыК_СХ =.

В соответствии с таблицей 3 коэффициент схемы при 2-х фазных к.з. для разных реле соответствует значениям К_СХ = 2 или 1 , а при однофазных к.з. – К_СХ = 1или 0.

Описанная выше схема применяется в основном для дифферен­циальных и дистанционных защит

Схема соединения двух ТТ и одного реле, включённого на разность токов двух фаз.

ТТ устанавливаются в 2-х фазах (обычно А и С), их вторичные обмотки соединяются разноимёнными зажимами, к которым параллельно подключается токовое реле. В некоторой литературе эту схему называют схемой неполного треугольника.

Рисунок 26 – Схема соединения двух ТТ и одного реле, включённого на разность токов двух фаз.

В рассматриваемой схеме ток в реле равен геометрической сумме токов двух фаз, в которых установлены ТТ:

, где , .

При симметричной нагрузке и в режиме 3-х фазного к.з. ток в реле I⁽³⁾_Р = I_Ф и К⁽³⁾_СХ =.

При 2-х фазных к.з. между фазами, в которых установлены ТТ (А и С) в реле будет протекать двойной ток, т. к. в этом случае I_A = — I_C, и следовательно I⁽²⁾_Р = 2 I_Ф и К⁽²⁾_СХ.АС = 2.

При замыканиях между фазами АВ или ВС в реле поступает только ток той фазы, в которой установлен ТТ (I_а или I_с), поэтому I⁽²⁾_Р = I_Ф и К⁽²⁾_СХ.АВ = 1, К⁽²⁾_СХ.ВС = 1.

При 1 фазных к.з. на фазах, в которых установлены ТТ в реле появляется фазный ток, при этом К⁽¹⁾_СХ. = 1, а при 1ф. к.з. на фазе, в которой ТТ не устанавливается (В) ток в реле будет отсутствовать и К⁽¹⁾_СХ. = 0.

Анализ поведения схемы при различных повреждениях показывает, что такое соединение позволяет выполнить защиту от всех видов междуфазных замыканий. Схема отличается экономичностью, но в то же время обладает сравнительно невысокой надежностью — отказ реле ведет к отказу защиты.

Защита, выполненная по этой схеме, имеет разную чувствительность к различным видам междуфазных замыканий Наименьший ток Iр, и поэтому наихудшая чувствительность, бу­дет при к.з. между двумя фазами (АВ и ВС), из которых одна фаза (В) не имеет трансформатора тока. Данная схема имеет худшую чувствительность при к.з. между АВ и ВС по сравнению со схемой полной и двухфазной звезды.

В случае однофазных к.з. на фазе, не имеющей трансформато­ров тока, ток в реле равен нулю, поэтому схема с включе­нием на разность токов двух фаз не может использоваться в ка­честве защиты от однофазных к. з.

Рассматриваемая схема может применяться только для за­щиты от междуфазных к.з. в тех случаях, когда она обеспечивает необходимую чувствительность при двухфазных к.з.

Схема соединения ТТ в фильтр токов нулевой последовательности

ТТ устанавливаются во всех фазах, а одноимённые зажимы их вторичных обмоток соединяются параллельно и к ним подключается обмотка реле (рисунок 27).

Рисунок 27 – Схема соединения трансформаторов тока в фильтр токов нулевой последовательности

В рассматриваемой схеме ток в реле равен геометрической сумме вторичных токов трёх фаз:

;

Ток в реле появляется только в режимах 1ф. к.з. и 2-х фазных к.з. на землю, так как только в этих режимах появляется ток нулевой последовательности.

В режимах симметричной нагрузки и междуфазных к.з. без земли сумма первичных и вторичных токов трёх фаз равна нулю и реле не действует.

Однако, в этих режимах из-за погрешностей ТТ в реле появляется ток небаланса I_н.б., который необходимо учитывать при применении схемы.

Рассматриваемую схему часто называют трёхтрансформаторным фильтром токов I₀ и применяют для защит от однофазных и 2-х фазных к.з. на землю.

В режимах 2-х фазных к.з. за трансформаторами с соединением обмоток / и / и при 1 фазных к.з. за трансформаторами с соединением обмоток / различные схемы соединений ТТ и реле работают не одинаково.

Распределение токов к.з. в фазах линии при перечисленных к.з. за трансформаторами характеризуется тем, что токи проходят во всех фазах, причем в одной из фаз ток в 2 раза больше, чем в двух других, и сдвинут по отношению к ним по фазе на 180⁰. На рисунке 26 в виде примера приведён случай 2-х фазного к. з. между фазами А и В за силовым трансформатором /-11 с n_Т = 1.

Рисунок 28 – Замыкание между двумя фазами за трансформатором с соединением обмоток /-11.

Защита по схеме полной звезды реагирует всегда на больший из токов, проходящий по одному из трёх реле.

Защита по схеме неполной звезды может оказаться в фазах с меньшими токами, поэтому она будет иметь в 2 раза меньшую чувствительность.

Защита по схеме неполного треугольника вообще не будет работать, т.к. ток в ней окажется равным нулю.

Исходя из вышеизложенного, в распределительных сетях напряжением до 35 кВ широкое применение получили защиты от междуфазных к.з. со схемой неполной звезды. Некоторые её недостатки по сравнению со схемой полной звезды – в 2 раза меньшая чувствительность при двухфазных к. з. за трансформаторами / и / и однофазных к.з. за трансформаторами / с заземлённой нейтралью могут быть устранены включением в обратный провод третьего реле тока. Ток в этом реле будет равен:

;

Ток I_р равен току третьей фазы (где отсутствует ТТ) и эта схема работает как схема полной звезды.

Схема неполного треугольника по сравнению со схемой неполной звезды имеет ряд недостатков:

– непригодна в качестве резервной защиты от двухфазных и однофазных к.з. за трансформаторами;

– имеет пониженную чувствительность для МТЗ при двухфазных к.з. между фазами, в одной из которых отсутствует ТТ.

Схема полной звезды является наиболее дорогой и не нашла широкого использования, т.к. требует установки 3-х ТТ.

Схема полного треугольника используется только на понижающих трансформаторах с глухозаземлёнными нейтралями.

Нагрузка трансформаторов тока

Выше отмечалось, что погрешность трансформатора тока за­висит от величины его нагрузки. Сопротивление нагрузки трансформатора тока равно:

,

где U₂ и I₂ — напряжение и ток вторичной обмотки ТТ.

Чтобы определить Z_Н, нужно вычислить напряжение U₂, рав­ное падению напряжения в сопротивлении нагрузки Z_Н от про­ходящего в нем тока I_Н.

Сопротивление нагрузки состоит из сопротивления проводов r_п и сопротивления реле Z_Р, которые для упрощения суммируются арифметически: Z_Н = r_п + Z_Р.

Величина U₂ = I₂Z_Р зависит от схемы соединения трансформаторов тока, величины нагрузки Z_Н, вида к. з. и сочетания повреждённых фаз.

Для схемы полной звезды при трёх и двухфазных к.з.U₂ равно падению напряжения в нагрузке фазы, т.е. U₂ = I₂ (r_п + Z_Р), поэтому

;

При однофазном к.з. U₂ равно падению напряжения в сопротивлении петли «фаза – нуль» и в сопротивлении реле в фазе Z_Р.Ф.и нулевом проводе Z_Р.0:

;

В схеме неполной звезды максимальная нагрузка на трансформаторы тока имеет место при двухфазных к.з. между фазой, имеющей ТТ и фазой, не имеющей его и равна Z_Н = 2r_п + Z_Р.

При включении ТТ на разность токов двух фаз максимальная нагрузка на трансформаторы тока имеет место при двухфазных к. з. между фазами, имеющими трансформаторы тока и составляет:

;

В схеме треугольника трансформаторы тока имеют наибольшую нагрузку, равную как при 3-х, так и при 2-х фазных к.з. Z_Н = 3(r_п + Z_Р).

Для уменьшения нагрузки на ТТ применяют последовательное включёние вторичных обмоток трансформаторов тока. При этом нагрузка распределяется поровну (уменьшается в два раза). Ток в цепи, равный I₂=I₁/n_Т остается неизменным, а напряжение, приходящееся на каждый ТТ составляет I₂Z_Н/2.

Выбор трансформаторов тока

Выбор трансформаторов тока для релейной защиты выполняется по следующему алгоритму:

1. Определяется рабочий ток защищаемого объекта I _раб.

2. По найденному значению тока и номинальному напряжению выбирается трансформатор тока.

3. Определяется максимально возможное значение тока повреждения защищаемого объекта I _{к.макс..}

4. Рассчитывается кратность тока короткого замыкания как отношение

,

где I_1.ном – номинальный первичный ток ТТ.

5. Зная кратность К, по кривой 10%-й погрешности определяется допустимая нагрузка Z_{Н. доп} для выбранного трансформатора тока.

6. Учитывая схему соединения ТТ, рассчитывается фактическая нагрузка трансформаторов тока Z_Н.факт. и сравнивается с допустимой Z_{Н. доп.}

7. Если Z_Н.факт ≤ Z_{Н. доп} считается, что трансформатор тока удовлетворяет требованиям точности и его можно использовать для данной схемы защиты. Если Z_Н.факт > Z_{Н. доп}, то необходимо принять меры для уменьшения нагрузки. В качестве таких мер можно назвать следующие:

— выбор трансформатора тока с увеличенным значением коэффициента трансформации;

— увеличение сечения контрольного кабеля;

— использование вместо одного трансформатора тока группу трансформаторов, соединенных последовательно.

Нормальным режимом работы для ТТ является режим короткого замыкания, в котором погрешности ТТ имеют наименьшие значения.

Работа трансформатора тока с разомкнутой вторичной обмоткой недопустима, т. к. в этом случае отсутствует размагничивающий поток в сердечнике ТТ, что приводит к его насыщению, резкому росту тока намагничивания и, как следствие, недопустимому нагреву трансформатора и разрушению изоляции. Раскорачивание вторичной обмотки ТТ при наличии тока в первичной приводит к перенапряжению во вторичных цепях и пробою изоляции.

Устройство и схемы включения измерительных трансформаторов

Страница 31 из 66

Назначением трансформаторов тока в установках напряжением до 1000 В является понижение тока до величины, наиболее удобной для подключения измерительных приборов станций и подстанций. В установках более высоких напряжений трансформаторы тока нужны также и для отделения вторичных цепей приборов от цепей первичного высокого напряжения. Вторичный ток стандартных трансформаторов тока принят равным 5 А, что достигается соответствующим подбором отношения витков первичной и вторичной обмоток. Первичные обмотки трансформаторов тока могут быть выполнены на токи до нескольких тысяч ампер. Это дает возможность включать их в цепи с большой нагрузкой и замерять эту нагрузку на вторичной стороне трансформаторов тока, подключая к ним измерительные приборы, отградуированные на первичную нагрузку.
Каждый трансформатор тока характеризуется номинальным коэффициентом трансформации по току, который представляет собой отношение номинальных токов первичного ко вторичному

Так как в большинстве случаев Iном2 = 5 А, то коэффициент трансформации указывают дробью, например:
Вторичная мощность трансформатора тока равна

где Ζ2 — полное сопротивление внешней цепи, включая сопротивление всех катушек приборов и реле. Или, пренебрегая индуктивными сопротивлениями токовых цепей и заменив Ζ2 на R2, получим



Рис. 81. Измерительный трансформатор тока типа ТПОЛ на 10 кВ:
1 — литой корпус, 2 —выводы, 3 — установочная плита, 4 — болт, 5 — крепежные отверстия, 6 — зажимы

Первичная обмотка трансформаторов тока выполняется в виде катушки, насаженной на сердечник. Трансформаторы тока для установок низкого напряжения выполняются с одним сердечником и од- ной вторичной обмоткой, а для установок высокого напряжения с несколькими сердечниками и обмотками.

По числу витков первичной обмотки трансформаторы тока делятся на одновитковые и многовитковые. В одновитковых роль витка играет токоведущий стержень или шина, на которую надевается трансформатор. Многовитковые трансформаторы изготовляют на большие первичные токи порядка сотен ампер.
Наиболее распространенные типы трансформаторов тока, применяемые в сельских электроустановках, следующие: ТКМ, ТПФМ, ТПЛ, ТПШЛ, рассчитанные на первичные токи от 5 до 3000 А и выше. В обозначениях трансформаторов буква Т — означает трансформатор тока, К — катушечный, П — проходного исполнения, Ф — с фарфоровой, а Л — с лигой изоляцией, М — модернизированный.
Трансформаторы проходного исполнения чаще всего применяют в распределительных устройствах, так как они могут заменить собой проходные изоляторы. Трансформаторы с литой изоляцией выполняются в едином блоке (обе обмотки и сердечник заливаются синтетической смолой, что повышает прочность обмоток, и сокращает размеры трансформатора). Трансформаторы типов ТПЛ, ТПОЛ, ТПШЛ имеют малые габариты и повышенную устойчивость к токам короткого замыкания. На рис. 81 показан внешний вид трансформатора тока типа ТПОЛ, лигой корпус 1 которого соединен с установочной плитой 3, имеющей крепежные отверстия 5. Выводами 2 трансформатор включается в первичную цепь, а приборы вторичной цепи подключаются к зажимам 6. Для заземления трансформатора служит болт 4. Основные технические данные трансформаторов тока приведены в приложении 12.

Рис. 82. Схемы включения трансформаторов тока: а — в две фазы, б — в три фазы
Трансформаторы тока могут включаться в одну, две или три фазы. Независимо от способа включения в установках высокого напряжения одна точка вторичной обмотки заземляется по условиям безопасности (на случай пробоя первичной обмотки на вторичную). Для подключения контрольно-измерительных приборов используют схемы включения трансформаторов тока в две или три фазы, соединяя их в неполную или полную звезду соответственно (рис. 82).

Для разовых замеров, например нагрузки по фазам в цепях напряжения выше 1000 В, применяют трансформаторы тока с разъемными сердечниками, выполненными в виде токоизмерительных клещей. Разъемный сердечник со вторичной обмоткой, к которой подключен амперметр, укреплен на изолирующих ручках. Роль первичной обмотки играет охватываемая токоведущая часть или провод. Токоизмерительные клещи часто используют для контроля равномерности нагрузки отдельных фаз электроустановки.
Стационарные трансформаторы тока выбирают по роду установки, номинальным данным, классу точности и нагрузке, а проверяют на термическую и динамическую устойчивость токам короткого замыкания.

Эти измерительные трансформаторы устроены и работают, как обычные небольшие силовые трансформаторы с номинальным коэффициентом трансформации по напряжению

Первичное номинальное напряжение соответствует напряжению установки, а вторичное Uном2=100 В (на это напряжение и выполняются обмотки подключаемых измерительных приборов).

Рис. 83. Измерительный однофазный трансформатор напряжения типа НОМ-10:
1 — трансформатор, 2 — пробка

Рис. 84, Схемы включения двух однофазных трансформаторов напряжения:

а —в открытый треугольник, б — трехфазного пятистержневого трансформатора для измерения напряжения в установках выше 1000 В

Трансформатор напряжения имеет две обмотки: первичную и вторичную, намотанные на одном сердечнике. Сердечник с обмотками помещают в кожух, заполненный маслом (для напряжения 3—35 кВ), или выполняют их сухими для напряжений 0,5 кВ. Трансформаторы выполняют как однофазными, так и трехфазными. На рис. 83 показан однофазный трансформатор НОМ-10 на первичное напряжение 10 кВ и вторичное напряжение 100 В для внутренней установки. На крышке трансформатора 1 расположены изоляторы высокого напряжения с вводами А и X для подключения к сети и выводами а, х низкого напряжения. Масло в бак трансформатора заливается через пробку 2. Трансформаторы напряжения устанавливаются в ячейках распределительных устройств и защищаются предохранителями типа ПКТ. Технические данные трансформаторов для напряжений до 35 кВ приведены в приложении 13.
Линейное напряжение цепи можно измерить однофазным трансформатором, подключенным между фазами. Двумя однофазными трансформаторами, соединенными в открытый треугольник (рис. 84, а), можно намерить три любых линейных напряжения (или три фазных напряжения при создании искусственной нулевой точки). Эту схему включения применяют иа станциях и подстанциях для питания обмоток напряжения самых разнообразных измерительных приборов — вольт- метров, счетчиков, ваттметров. Трехфазные трансформаторы напряжении могут быть выполнены как с трехстержневыми сердечниками и одной вторичной обмоткой, так и  с двумя вторичными обмотками. Дополнительные крайние стержни такого трансформатора играют роль шунтов по отношению к основным стержням. Схема включения в сеть пятистержневого трансформатора с двумя вторичными обмотками w2 и w3 (последняя соединена в открытый треугольник) показана на рис. 84, б. Эта схема является наиболее универсальной, так как она позволяет измерять не только фазные и линейные напряжения, но и осуществить контроль изоляции установки. В этом случае к обмотке w3 подключают вольтметр или реле напряжения, действующие на сигнал при замыкании фазы на землю.
В распределительных устройствах сельских станций и подстанций трансформаторы напряжения подключаются к шинам через разъединители и кварцевые предохранители. Количество измерительных приборов, которое можно подключить ко вторичным обмоткам трансформаторов напряжения, ограничено их мощностью. Нормальная работа трансформатора напряжения гарантирована при условии, если падение напряжения во вторичной цепи не превышает 1 % от номинального.

• Назад
• Вперёд

Объяснение схемы подключения CT и PT

В этой статье мы рассмотрим схемы подключения CT и PT. CT означает трансформатор тока, а PT означает трансформатор напряжения. Как следует из названия, трансформатор тока или ТТ работает с электрическим током, тогда как трансформатор напряжения или ТТ работает с электрическим напряжением или потенциалом. Оба они известны как измерительные трансформаторы и в основном используются для измерения таких показателей, как расход электрического тока и напряжение в системе.

Трансформатор напряжения почти такой же, как силовой трансформатор или распределительный трансформатор, с той лишь разницей, что он рассчитан на низкий номинал. Как правило, первичная обмотка трансформатора напряжения рассчитана на напряжение от 100 до 500 вольт-ампер, а вторичная обмотка трансформатора напряжения рассчитана на напряжение от 115 до 120 вольт-ампер. Первичная обмотка PT имеет большее количество витков, чем вторичная обмотка, или, по сути, это понижающий трансформатор. Когда он подключен к системе высокого напряжения, он понижает напряжение, и, рассчитав коэффициент трансформации, мы можем измерить фактическое напряжение системы.

С другой стороны, трансформатор тока в основном является повышающим трансформатором. У него очень мало витков в первичной обмотке и много витков во вторичной обмотке. Существует два типа трансформаторов тока, один из которых подключается непосредственно к цепи. Как правило, первичная обмотка трансформатора тока должна быть соединена последовательно с линией, ток которой измеряется.

Другой тип трансформаторов тока — сенсорный, он не требует прямого подключения к линиям электропередач. В основном проводящая линия, ток которой необходимо измерить, проходит или должна проходить через сердечник ТТ, и ТТ будет использовать эту линию в качестве первичной обмотки.

Схема подключения CT и PT для однофазной системы

Здесь показано подключение CT (трансформатора тока) и PT (трансформатора напряжения) для однофазной системы.

Здесь вы можете видеть, что первичная обмотка ТТ подключена последовательно к линии, а вторичная обмотка ТТ подключена через амперметр. С другой стороны, первичная обмотка PT подключается параллельно линии. А вторичка ТП подключена через вольтметр. Теперь давайте посмотрим на схему подключения ТТ сенсорного типа, который не имеет прямой связи с линией питания. Здесь в основном используется трансформатор тока балансировки ядра (CBCT). В случае PT сенсорного типа нет, он всегда должен быть физически подключен к системе.

Схема подключения ТТ и ТТ для трехфазной системы

Здесь вы можете увидеть схему подключения ТТ и ТТ для трехфазной системы, где доступны три провода под напряжением и нейтральный провод.

Здесь вы можете видеть, что одна клемма каждого трансформатора тока соединена вместе и подключена к земле. Сюда же подключается один вывод каждого амперметра. Это называется звездным соединением. Остальная клемма ТТ подключается к одной клемме амперметра соответственно. С другой стороны, вы можете видеть, что одна клемма каждого PT соединена вместе и подключена к нейтрали и земле. То же, что один вывод вторичной обмотки каждого ПТ соединен вместе. Потенциальные Трансформаторы также подключены в звездной конфигурации. Здесь полярность не столь важна, а подключение конкретного счетчика должно быть точным. Это означает, что для измерения фазного напряжения и линейного напряжения необходимо выполнить разные соединения.

Читайте также:  

Благодарим вас за посещение сайта. продолжайте посещать для получения дополнительных обновлений.

Мониторинг тока нагрузки 220 В переменного тока с помощью трансформатора тока [Схема цепи]

В этом посте мы обсудим схему, которая может использоваться для мониторинга или управления током нагрузки 220 В переменного тока путем измерения тока нагрузки через бесконтактный трансформатор тока.

На Рисунке 1 ниже показана принципиальная схема, разработанная для бесконтактного измерения тока нагрузки через трансформатор тока, который, похоже, работает хорошо. Он предназначен для работы от базового регулируемого или нерегулируемого источника питания +12 В, такого как адаптер «настенная бородавка».

Содержание

Основная рабочая теория

Один из проводов нагрузки проходит через трансформатор тока. Ток через провод нагрузки магнитно индуцируется во вторичную обмотку трансформатора тока.

Этот наведенный ток усиливается трансформатором тока и направляется на каскады операционных усилителей, где он усиливается для срабатывания реле.

Реле отключает нагрузку, когда ток превышает порог отключения, установленный операционным усилителем.

Что такое трансформатор тока

T1 обозначает трансформатор тока, тороидальный сердечник которого был извлечен из старого блока питания компьютера.

Трансформатор тока или ТТ в основном состоит из вторичной обмотки с большим числом витков, концы которой снабжены внешним усилителем.

Первичная сторона создается простым пропусканием одного из проводов источника питания нагрузки через сердечник измерительного трансформатора.

Ток, проходящий по проводу питания нагрузки, индуцируется во вторичной обмотке измерительного трансформатора, который пропорционально усиливается вторичной обмоткой и подается на внешний усилитель для дальнейшего усиления и детектирования.

Схема усилителя усиливает сигнал для срабатывания реле или коммутационного устройства для выполнения необходимых корректировок.

Как и для любого другого трансформатора, первичное и вторичное напряжения трансформатора тока можно рассчитать по следующей базовой формуле:

Es/Ep = Ns/Np

где,

• Es = вторичное напряжение ,
3 9007
• Ep = первичное напряжение,
• Ns = количество витков вторичной обмотки,
• Np = количество витков первичной обмотки

Как можно рассчитать коэффициент трансформации трансформатора тока? Его можно рассчитать по следующей формуле.
I _p / I _s = N _s / N _p
где,
I _p — ток в первичной обмотке, I _{3 — ток во вторичной обмотке p} — количество первичных витков, N _s — количество вторичных витков.

В нашем токоизмерительном трансформаторе вторичная обмотка состоит примерно из 100 витков суперэмалированного магнитного провода калибра 22. Первичная обмотка формируется путем пропускания горячей стороны нагрузочной линии через сердечник. Это означает, что вместо сердечника, подходящего для радиочастот, вы должны использовать сердечник, который может работать с более низкими частотами.

Ферритовый сердечник, выбранный для этого проекта, не идеально подходил; он, вероятно, был построен для импульсного источника питания 20 кГц, но все еще отлично функционировал.

Поскольку сердечник вскоре насыщается, выходной сигнал выглядит очень остроконечным, а не гладкой синусоидой.

Как работает схема

Для защиты операционного усилителя D1 и D2 обрезают форму выходного сигнала, который емкостно связан со входом операционного усилителя через C1.

R1 и R2 расположены так, чтобы смещать неинвертирующий вход до половины напряжения питания, тогда как R3 и R5 работают аналогично для инвертирующего входа.

Компаратор сформирован с использованием IC 1 a. Его выход выпрямляется через диод D3 и сглаживается с помощью конденсаторов C2 и R6, которые генерируют постоянную времени, чтобы гарантировать, что цепь не активируется и не подвергается каким-либо воздействиям из-за скачков напряжения или необычной формы сигнала от управляющей нагрузки.

Это напряжение переменного тока активирует второй компаратор, который питает выходной транзистор Q1.

D4 защищает транзистор Q1 от скачков обратного напряжения, исходящих от катушки реле, в то время как транзистор Q1 работает как переключатель для включения реле.

R4 был введен, чтобы можно было точно настроить схему для работы с умеренными слаботочными нагрузками. Если вы хотите использовать схему с тяжелыми нагрузками (например, режущими инструментами), вы можете опустить R4 и просто подключить соединение R3 и R5 к выводу 2 IC1a.

R4 настроен таким образом, чтобы выход IC1 a был близок к нулю вольт при отключении управляющей нагрузки, а реле надежно включалось при включении нагрузки.

Когда осциллограф подключен к контакту 1 IC1a, а R4 установлен в центр диапазона, он генерирует сигнал, который гарантирует, что при отключении нагрузки потенциал на контакте 1 возвращается к нулю.

R9 и R10 служат для снижения низкого уровня насыщенного выходного напряжения U1b, предотвращая включение Q1 в этот момент. Вы можете столкнуться с некоторыми операционными усилителями, которые просто не опустятся настолько низко, чтобы выполнить работу самостоятельно.

Реле, используемое в этой цепи, должно быть рассчитано на 12 В. Для переключения более тяжелых нагрузок вам может потребоваться, чтобы это реле было реле большего размера (часто называемым контактором). Заключите цепь, особенно компоненты сети 120 В переменного тока, в безопасный заземленный металлический корпус.

Крепление коробки к металлической раме настольной пилы, скорее всего, поможет решить эту задачу. Для работы с большой нагрузкой, такой как настольная пила, линейный кабель может быть более подходящим с розеткой в ​​​​коробке, аналогично удлинителю с одной розеткой, с черным горячим проводом, проходящим через тороид до того, как он будет надежно прикреплен к горячему. сторона (цвет латуни) сосуда.

Все можно защитить и сдержать таким образом. В этом случае самый простой способ обращения с блоком питания — создать его с самого начала, чтобы он мог находиться внутри корпуса.

Вариант с настенным блоком питания может быть не очень хорошей идеей, так как он может выпасть из розетки из-за вибрации пилы или вызвать опасность споткнуться при подключении к внешней розетке.

Другая схема контроля тока

На рисунке выше показана схема контроля тока 220 В переменного тока со звуковым и визуальным предупреждением. Разницу в выходном напряжении трансформатора можно компенсировать, отрегулировав коэффициент усиления операционного усилителя с помощью резистора R6. Схема может контролировать уровни переменного тока от менее 1 до более 5 ампер. В этой схеме усилителя напряжения с переменным коэффициентом усиления подключен один операционный усилитель из счетверённого операционного усилителя LM324N.

Коэффициент усиления может варьироваться от нуля до примерно ста. Выход усилителя соединен с цепью выпрямителя постоянного тока, состоящей из D1, D2, C2 и C3. Один из шести буферов микросхемы 4049UB связан со входом положительного выходного сигнала постоянного тока. Постоянное выходное напряжение переменного тока обеспечивается на вторичной обмотке трансформатора тока за счет тока, протекающего по первичной обмотке, а положительное напряжение подается на вход буфера 4049UB.

Поскольку буфер IC представляет собой инвертор, выход имеет низкий уровень, когда вход положительный. Поэтому ни светодиод, ни пьезоизлучатель не включаются. Вход инвертора IC становится низким, когда цепь нагрузки не может поддерживать протекание тока, что позволяет положительному напряжению на C3 разряжаться через R5 почти до уровня земли.

Светодиод горит, и активируется аварийный сигнал, когда выходной сигнал 4049UB увеличивается с низкого до высокого уровня. Когда ток нагрузки находится на самом низком возможном уровне, коэффициент усиления операционного усилителя должен быть отрегулирован так, чтобы обеспечить минимум 7 вольт постоянного тока на входе (вывод № 3) 4049UB. При этом сигнал тревоги не будет звучать, когда нагрузка потребляет минимальное количество тока.

Как собрать трансформатор тока

Трансформатор тока для приведенной выше схемы имеет простую конструкцию, как показано на следующей схеме:

Наматываем две обмотки на пластиковую бобину.

Затем мы вставляем и размещаем шпульку в средней ножке двух E-сердечников.

Мы используем 6 витков суперэмалированного медного провода 18 SWG для токоизмерительной обмотки, которая подключается последовательно с нагрузкой 220 В или 120 В переменного тока. Это формирует первичную обмотку трансформатора тока.

Мы используем до 100 витков эмалированного медного провода 30 SWG для вторичной обмотки, которая соединена со схемой операционного усилителя.