Трансформатор тока устройство и принцип действия: Устройство и принцип действия измерительных трансформаторов тока

Устройство и принцип действия измерительных трансформаторов тока

Трансформатор тока состоит из замкнутого сердечника, набранного из тонких листов электротехнической стали, и двух обмоток — первичной и вторичной. Первичную обмотку включают последовательно в контролируемую цепь, ко вторичной обмотке присоединяют токовые катушки различных приборов и реле.

Рисунок 1 – Трансформатор тока:
а — устройство, б, в — схемы включения амперметра непосредственно в контролирующую цепь и через трансформатор тока
Устройство трансформатора тока и схемы включения амперметра показаны на рисунке 1, а—в. Магнитный поток в магнитопроводе 3 создается токами первичной 1 и вторичной 2 обмоток. Соотношение первичного I1 и вторичного I2 токов определяется формулой:

где KТТ — коэффициент трансформации; w1 и w2 — число витков первичной и вторичной обмоток.
Если в силовых трансформаторах и трансформаторах напряжения увеличение сопротивления во вторичной цепи вызывает уменьшение тока во вторичной и в первичной цепях, а напряжение на выводах обеих обмоток почти не изменяется, то у трансформаторов тока увеличение сопротивления во вторичной цепи приводит к повышению напряжения на выводах вторичной обмотки.

Это объясняется тем, что ток в первичной цепи не зависит от нагрузки трансформатора тока. Ток во вторичной цепи трансформатора тока практически не меняется с изменением ее сопротивления при данном режиме первичной цепи. Вследствие этого нагрузка трансформатора тока увеличивается с возрастанием сопротивления во вторичной цепи, складывающегося из сопротивлений, подключенных к трансформатору тока аппаратов и приборов, соединительных проводов и переходных контактов.
Трансформаторы тока для электроустановок напряжением до 1000 В показаны на рисунке 2, а, б, в (катушечный, шинный ТШ-0,5 и шинный с литой изоляцией ТШЛ-0,5). В шинных трансформаторах тока в качестве первичной обмотки используют шину, пропускаемую через окно 5 сердечника трансформатора тока, на который намотана вторичная обмотка.

Рисунок 2 – Трансформаторы тока на напряжение до 1000 В:
а — катушечный, б, в — шинные ТШ-0,5 и ТШЛ-0,5; 1 — каркас, 2, 4 — зажимы вторичной и первичной обмоток, 3 — защитный кожух, 5 — окно



Рисунок 3 – Трансформаторы тока на напряжение 10 кВ с литой изоляцией:
а — многовитковый ТПЛ-10, б — одновитковый ТПОЛ-10, в —шинный ТПШЛ-10; 1, 2 — зажимы первичной и вторичной обмоток, 3 — литая изоляция, 4 — установочный угольник, 5 — сердечник

Рисунок 4 – Опорный трансформатор тока ТФНД-220 наружной установки
Проходные трансформаторы тока для внутренней установки на напряжение 10 кВ выполняют многовитковыми, одновитковыми и шинными с фарфоровой и пластмассовой (литой) изоляцией (Рисунок 3, а—в).

Рисунок 5 – Трансформаторы тока:
а — проходной ТПФМ-10 на 10 кВ, б — опорный ТФН-35М на 35 кВ; 1 и 3 — первичная и вторичная обмотки, 2 — фарфоровый изолятор, 4 — сердечник вторичной обмотки, 5 — контактный угольник, 6 — крышка, 7 — кожух, 8 — верхний фланец, 9 — зажимы выводов вторичной обмотки, 10 — якореобразный болт, 11 — крышка, 12 — фарфоровая покрышка, 13 — изоляционное масло, 14 — кольцевые обмотки («восьмеркой»), 15 — полухомут, 16 — масловыпускатель, 17 — цоколь, 18 — коробка вторичных выводов, 19 — кабельная муфта, 20 — маслоуказатель

Опорный трансформатор тока ТФНД-220 для наружной установки на напряжение 220 кВ (Рисунок 4) имеет обмотки, помещенные в фарфоровый корпус 3, залитый маслом и укрепленный на основании 4. На верхнем торце фарфорового корпуса укреплен чугунный расширитель 1 для масла с маслоуказателем и зажимами 2 первичной обмотки. Сердечник с вторичной обмоткой охватывается первичной обмоткой, имеющей в этом месте форму кольца. Выводы вторичной обмотки размещены в коробке 5 на основании трансформатора.
В высоковольтных распределительных устройствах подстанций применяют проходные (Рисунок 5, а) и опорные (Рисунок 5, б) трансформаторы тока.
1.4 Электрическая принципиальная схема
Для питания вторичных устройств используют различные схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока. Соединение в звезду (Рисунок 6, а) применяют при необходимости контроля тока во всех трех фазах электрической сети, соединение треугольником (Рисунок 6, б) — при получении большей силы тока во вторичной цепи или сдвига по фазе вторичного тока относительно первичного на 30 или 330°.
В сетях с изолированной нейтралью используют соединение вторичных обмоток измерительных трансформаторов тока в неполную звезду (Рисунок 6, в) и на разность токов двух фаз (Рисунок 6, г), а для питания защит от замыкания на землю — схему соединения на сумму токов трех фаз (схема фильтра токов нулевой последовательности). Токовое реле, включенное на выходе цепей, собранных по такой схеме (Рисунок 6, д), не реагирует на междуфазовые короткие замыкания, но приходит в действие при всех видах повреждений, связанных с замыканием элементов электрической сети на землю.

Рисунок 6 – Схемы соединений вторичных обмоток трансформаторов тока:
а — звездой, б — треугольником, в — неполной звездой, г – на разность токов двух фаз, д — на сумму токов трех фаз, е — последовательное, ж— параллельное
Последовательное соединение вторичных обмоток трансформаторов тока одной фазы (Рисунок 6, е) позволяет получить от них суммарную мощность, а параллельное (Рисунок 6, ж) — уменьшить коэффициент трансформации, суммируя ток вторичных обмоток при данном токе в линии.

Устройство измерительного трансформатора тока — Группа СВЭЛ

Измерительный трансформатор тока используется в измерительных приборах и защитных релейных устройствах электросетей и энергообъектов. Устройство преобразует ток, обеспечивая безопасность и точность измерений.

Конструкция и принцип действия ИТТ

Трансформатор тока включает в себя две обмотки, размещенные на ферромагнитном сердечнике из электротехнической стали. Витки первичной — включаются в цепь, по которой протекает первичный ток, к вторичной — подключаются измерительные и защитные приборы. В магнитопроводе образуется переменный магнитный поток, который индуцирует во вторичной обмотке, за счет чего создается вторичный ток, противоположно направленный первичному.

Для правильной передачи фазы тока и максимальной точности замеров выводы первичной и вторичной обмоток ИТТ обозначают «линия» и «измеритель» соответственно.

Иногда аварии вызывают превышение допустимого значения тока на порядок. При этом ИТТ подвергается перегрузке. Из-за этого его мощность становится значительно больше номинальной, сердечник насыщается, а точность измерений уменьшается. Поэтому ГОСТ определил пределы погрешности 10%.

Специфика трансформатора тока

Основные характеристики ИТТ: вторичный и первичный номинальный ток, нагрузка вторичной цепи, класс точности, коэффициент трансформации, угловая и полная погрешности.

Одно и то же устройство можно применять для подключения сразу нескольких приборов. Но чем их больше подсоединено к трансформатору, тем выше сопротивление. Из-за этого снижается ток во вторичной обмотке, что влияет на рабочий режим агрегата.

Благодаря разделению обмоток амперметр не подвергается высокому напряжению, что позволяет монтировать его непосредственно на распределительный щит. Для снижения риска пробоя изоляции, вывод вторичной обмотки необходимо заземлить.

Номинальный вторичный ток не должен превышать 5А. А если трансформатор устанавливается на большом расстоянии от измерительных устройства, ток снижают до 1А, чтобы уменьшить падение напряжения в гибких выводах.

Принцип работы трансформаторов постоянного и переменного тока

С целью преобразования электрической энергии высокого напряжения до значений, приемлемых при эксплуатации бытовых приборов в частных домах и квартирах, используются специальные устройства – трансформаторы. В этой статье мы дадим определение трансформаторам постоянного и переменного тока, рассмотрим принцип их работы и разновидности.

Определение трансформаторов тока

Трансформатором тока называют устройство, используемое для образования переменного тока на вторичной обмотке с напряжением, значение которого пропорционально измеряемой величине. Выпускаются разных мощность – 25, 100, 1000 кВА и т. д.

Но трансформатор необязательно понижает входное напряжение – он может работать и на повышение. Существуют приборы различного класса точности, что зависит от погрешности. В общей сложности есть пять классов точности – 0,2, 0,5, 1, 3 и 10. С ростом класса точности повышается и значение погрешностей. Это значит, что приборы классом точности 0,2 характеризуются минимальными погрешностями и используются преимущественно в лабораторных условиях.

Принцип действия трансформаторов тока

Конструктивно трансформатор ТМГСУ и любого другого типа состоит из магнитопровода (сердечника), изготавливаемого из электротехнической стали, и обмоток (в автотрансформаторах одна, срощенная) из меди.   Первичная обмотка бывает плоской или в форме ролика, и оборачивается вокруг сердечника или проводника. Это позволяет создать трехфазный трансформатор с первичной обмоткой, состоящей из минимального числа витков. Такой подход существенно повышает эффективность работы устройства и его коэффициент трансформации.

На вторичной обмотке обычно больше витков. Они наматываются на основу магнитопровода, характеризующегося малыми потерями и при поперечном рассмотрении большой площадью сечения. Величина плотности магнитного потока минимальна, низки и потери напряжения. Для вторичных обмоток обычно используют стандартные величины 1 или 5 А.

Разновидности трансформаторов тока

Трансформаторы делятся на три основных типа:

• Сухие – устройства, в которых обмотка соединяется с проводником, а процесс охлаждения протекает за счет естественной циркуляции воздуха.
• Масляные – первичная обмотка расположена на кабеле или шине. Периодичность устройств равна одному ходу обычного сухого трансформатора. Охлаждения происходит за счет трансформаторного масла, забирающего тепло с нагретых элементов и передающего его через стенки и крышки гофрированного бака в окружающую среду.
• Тороидальные – отсутствует первичная обмотка.

Устройство и назначение трансформатора тока

Трансформаторы в инфраструктуре систем энергетического обеспечения могут иметь разное значение. Классические конструкции используются с целью преобразования отдельных параметров тока до величин, оптимально подходящих для проведения замеров. Есть и другие разновидности, в перечень задач которых входит коррекция характеристик напряжения до уровня, оптимального с точки зрения дальнейшей передачи и распределения энергетического ресурса. При этом назначение трансформатора тока определяет не только его конструкционное устройство, но и перечень дополнительных функций, не говоря о принципе работы.

Устройство трансформаторов

Практически все модификации трансформаторов такого типа оснащаются магнитопроводами, которые снабжаются вторичной обмоткой. Последняя нагружается при эксплуатации в соответствии с регламентными величинами в показателях сопротивления. Соблюдение определенных нагрузочных показателей важно для последующей точности измерения. Разомкнутая обмотка не может создавать компенсации магнитных потоков в сердечнике, что способствует перегреву магнитопровода, а в некоторых случаях — и его сгоранию.

В то же время магнитный поток, формируемый обмоткой первичного ряда, отличается более высокими рабочими характеристиками, что также может способствовать перегреву магнитного провода и его сердечника. Надо сказать, что токопроводящая инфраструктура формирует общую систему, на которой базируются трансформаторы тока и напряжения. Назначение электротехнического агрегата в данном случае не имеет принципиального значения – особенности функционирования обуславливаются скорее применяемыми материалами. В случае с преобразователями тока, например, сердечник магнитопровода изготавливается из аморфных нанокристаллических сплавов. Такой выбор связан с тем, что конструкция получает возможность работы с более широким диапазоном технико-эксплуатационных величин в зависимости от класса точности.

Назначение трансформатора тока

Главной задачей традиционного трансформатора тока является преобразование. Аппаратная электротехническая начинка корректирует характеристики обслуживаемого тока, используя для этого первичную обмотку, включенную в цепь последовательно. В свою очередь, вторичная обмотка выполняет функцию непосредственного измерения преобразованного тока. Для этого в данной части предусмотрены реле с приборами измерения, а также устройства защиты и автоматической регуляции. В частности, назначение измерительного трансформатора тока может заключаться в измерении и учете с помощью приборов низкого напряжения. При этом соблюдается условие, при котором ток высокого напряжения регистрируется с доступом персонала к непосредственному наблюдению за процессом. Фиксация рабочих величин требуется для более рационального использования энергии при передаче в последующих линиях. Пожалуй, это одна из немногих общих подфункций, которую имеют преобразующие и силовые модели трансформаторов. Подробнее стоит рассмотреть отличия между этими агрегатами.

Отличия от трансформатора напряжения

Чаще всего специалисты указывают на способ выполнения изоляции между обмотками. В трансформаторах тока первичную обмотку изолируют от вторичной в соответствии с показателями полного принимаемого напряжения. При этом вторичная обмотка будет иметь заземление, поэтому и потенциал ее соответствует аналогичному показателю. Кроме того, измерительные трансформаторы функционируют в условиях, приближенных к ситуациям короткого замыкания, поскольку у них весьма скромный уровень сопротивления на вторичной линии. В этом нюансе и проявляется специфическое назначение измерительных трансформаторов тока и напряжения, а также разница в требованиях к условиям эксплуатации.

Так, если работа под угрозой короткого замыкания для силового трансформатора напряжения недопустима из-за риска аварии, то для обычного преобразователя тока этот режим функционирования считается нормальным и безопасным. Хотя, конечно, есть у таких трансформаторов и свои угрозы, для предотвращения которых предусматриваются специальные средства защиты.

Принцип работы

Электромагнитная индукция является базовым принципом, на котором основывается рабочий процесс таких трансформаторов. Как уже отмечалось, основными функциональными элементами выступают магнитный проводник и два уровня обмоток. К первому подается электрический заряд от переменного тока, а второй уровень реализует уже непосредственно рабочую функцию в виде измерения. По мере прохождения тока через витки обмотки происходит индукция.

Далее, по закону электромагнитной индукции, который как раз обуславливает назначение и принцип работы трансформаторов тока, фиксируются рабочие величины на линии. Пользователь с помощью специального оборудования может определить характеристики магнитного потока – следовательно, фиксируются частота и напряжение источника тока. Техническим параметром обследования характеристик работы цепи будет являться скорость произведения замера – это значение не является целевым, но его важно оценивать для понимания эффективности работы самого трансформатора.

Разновидности трансформаторов тока

Выделяют три основные категории преобразователей тока. Наиболее распространены так называемые сухие трансформаторы, у которых первый уровень обмотки вовсе не изолируется от первого. Соответственно, параметры вторичного тока напрямую зависят от показателя коэффициента преобразования.

Также популярны тороидальные модели, конструкция которых предусматривает возможность их установки на кабель или шину. По этой причине вовсе пропадает потребность в первичной обмотке, которой оснащаются типовые трансформаторы тока и напряжения. Назначение и устройство таких моделей определяются их особым принципом работы – в данном случае первичный ток будет протекать по центральному проводнику в корпусе, позволяя вторичной обмотке напрямую фиксировать рабочие показатели. Но в силу разных причин, в том числе связанных с низкой точностью замеров и ненадежностью конструкции, такие модели редко применяются для оценки характеристик тока. Чаще их используют в целях вспомогательного защитного звена на случай короткого замыкания.

Также применяются и высоковольтные трансформаторы – газовые и масляные. Их обычно задействуют в специализированных проектах в промышленности.

Коэффициент трансформации

Для оценки эффективности работы самого трансформатора была введена величина коэффициента преобразования. Его номинальное значение обычно указывается в официальной документации к трансформатору. Данный коэффициент обозначает отношение первичного номинального тока к аналогичному показателю второй обмотки. К примеру, это может быть значение 100/5 А. Оно может резко изменяться в зависимости от количества секций с витками.

Также следует учитывать, что номинальный коэффициент далеко не всегда соответствует фактическому. Отклонение определяется условиями, в которых эксплуатируются трансформаторы тока. Назначение и принцип действия во многом определяют показатели погрешности, но и этот нюанс не является причиной для отказа от учета номинального коэффициента трансформации. Зная величину той же погрешности, пользователь может ее нивелировать посредством специальной электротехнической аппаратуры.

Установка трансформатора тока

Простейшие шинные модели трансформаторов практически не требуют применения специальной техники и даже инструмента. Такое устройство может установить один мастер с помощью специальной зажимной арматуры. Стандартные же конструкции требуют создания фундамента, на котором монтируются несущие стойки. Далее электросваркой крепится каркас, который выступит своего рода электротехническим коробом для заключения необходимой аппаратуры. На заключительном этапе производится монтаж оборудования. Каким будет комплект технического оснащения, определяет назначение трансформатора тока и особенности его будущей эксплуатации. Как минимум интегрируется инфраструктура, требуемая для выполнения замеров характеристик обслуживаемой цепи.

Способы подключения трансформаторов

Для облегчения процедуры соединения проводки с оборудованием производители комплектующих наносят на них маркировку – например, токовые реле и трансформаторы могут обозначаться ТАа, ТА1, КА1 и т. д. Благодаря такой маркировке обслуживающий персонал сможет быстро и безошибочно произвести сопряжение между элементами, которыми оснащается трансформатор тока. Устройство, назначение и принцип действия установки в данном случае тесно взаимосвязаны и оказывают влияние на способ подключения, но при этом немалое влияние на характер технической реализации системы преобразования оказывает и обслуживаемая сеть как таковая. Например, трехфазные линии с изолированной нейтралью допускают установку трансформаторов лишь на двух фазах. Такая особенность обусловлена тем, что сети с диапазоном 6 -35 кВ не имеют нулевого провода.

Поверка трансформаторов

Комплекс поверочных мероприятий состоит из нескольких операций. В первую очередь это визуальный осмотр объекта, в ходе которого оценивается целостность конструкции, корректность тех же маркировок, соответствие паспортным данным и т. д. Затем производится размагничивание оборудования – например путем плавного увеличения тока на обмотке первого уровня. После этого значение тока плавно снижается до нуля.

Далее подготавливаются основные поверочные действия, которым будут подвержены измерительные трансформаторы тока. Назначение и принцип действия важно учитывать при такой подготовке, поскольку уровень нагрузки и другие эксплуатационные факторы обуславливают разные величины погрешностей в регистрации характеристик рабочей среды. Сама же поверка предусматривает оценку соответствия полярности клемм обмоток нормативным параметрам, а также фиксацию погрешностей с последующей их сверкой со значениями, указанными в паспорте агрегата.

Безопасность при эксплуатации трансформатора

Главные опасности в эксплуатации трансформаторов тока связаны с качеством выполнения обмоток. Важно учитывать, что под слоями витков работает металлическая основа, которая в оголенном виде может представлять немалую угрозу для персонала. Поэтому составляется график обслуживания, в соответствии с которым регулярно проверяются трансформаторы тока. Назначение и принцип действия в данном случае могут быть ориентированы и на преобразование напряжения, и на измерение тока. В обоих случаях обслуживающий персонал должен тщательно следить за состоянием обмоток. В качестве мер предохранения в рабочую конструкцию вводятся шунтирующие закоротки, а также поддерживается заземление выводов обмотки.

Заключение

По мере повышения эксплуатационных нагрузок на линии электропроводки заметно понижается рабочий ресурс обслуживающих станций. Несмотря на то что назначение трансформатора тока не связано с преобразованием высокого напряжения, такое оборудование также подвергается серьезному износу. В целях повышения эксплуатационного ресурса таких установок производители используют более технологичные материалы и для электромагнитной оснастки, и для выполнений той же обмотки. Вместе с этим совершенствуется оборудование на измерительных реле, в результате чего минимизируется и коэффициент погрешности замеров.

Трансформаторы тока и напряжения

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

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

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

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

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

Зачем нужны измерительные трансформаторы напряжения

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

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

Трансформатор напряжения НОЛ

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

Трансформаторы напряжения и их конструкция

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

Конструктивно трансформаторы напряжения выполняются:

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

Трехфазный трансформатор напряжения НАМИ

Первичные обмотки трехфазных трансформаторов соединяются в звезду.

Вторичных обмоток у трансформаторов напряжения несколько:

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

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

Трансформатор напряжения НОМ-10

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

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

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

Три однофазных трансформатора ЗНОЛ, собранные вместе

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

Зачем нужны трансформаторы тока

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

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

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

Принцип действия и конструкция трансформаторов тока

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

Варианты конструктивного исполнения трансформаторов тока до 1000 В

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

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

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

Установка трансформаторов тока в ячейке выше 1000 В

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

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

Видео про трансформаторы тока

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

Оцените качество статьи:

Трансформатор тока

: принцип работы, назначение, параметры и технические характеристики

В электротехнике величины с большими значениями необходимо вычислять относительно часто. Для решения этой проблемы используются трансформаторы тока, назначение и принцип работы которых позволяют проводить некоторые измерения. По этой причине первичная обмотка устройства последовательно подключается к цепи переменного тока, частоту которой необходимо определить. Первичная и вторичная обмотки имеют определенную пропорцию между токами.Все такие трансформаторы отличаются высокой точностью. Их конструкция включает две или более вторичных обмотки, которые подключены к защитным устройствам, измерительным приборам и приборам учета.

Что такое трансформатор тока?

Трансформатор тока — это электрическое устройство, которое используется для увеличения или уменьшения переменного тока, подаваемого на него. Трансформаторы тока обеспечивают, когда вторичный ток, используемый для расчета, равен основному току электрической сети. Включение в цепь первичной обмотки производится последовательно с токоподводом.Вторичная обмотка в виде измерительных приборов и различных реле подключается к любой нагрузке. Существует пропорциональное соотношение, относящееся к количеству витков между токами обеих обмоток. Изоляция между обмотками в системах трансформаторов высокого напряжения основана на максимальном рабочем напряжении. Как правило, один из концов вторичной обмотки заземляется, поэтому потенциалы обмотки и земли будут примерно равны.

Что такое трансформатор тока?

Все трансформаторы тока предназначены для выполнения двух основных функций: измерения и защиты.В некоторых устройствах обе функции могут быть совмещены.

Измерительные трансформаторы передают полученную информацию в соответствующие измерительные приборы. Они устанавливаются в цепи высокого напряжения, в которые нельзя напрямую подключать измерительные приборы. Поэтому подключение амперметров, счетчиков, токовых обмоток счетчиков мощности и других приборов учета осуществляется только во вторичной обмотке трансформатора. В результате трансформатор преобразует переменный ток, даже очень большого значения, в переменный с помощью индикаторов, которые лучше всего подходят для использования обычных измерительных приборов.При этом сохраняется разделение измерительных приборов от цепей высокого напряжения и улучшается электрическое состояние обслуживающего персонала.

Защитные трансформаторные устройства в основном передают полученную информацию об измерениях на устройства управления и безопасности. С помощью защитных трансформаторов переменный ток любого значения преобразуется в переменный ток наиболее подходящего значения, обеспечивая устройства релейной защиты максимальной мощностью.

Для чего нужен трансформатор тока?

Трансформаторы тока относятся к группе специальных вспомогательных устройств, используемых в цепях переменного тока вместе с различными измерительными приборами и реле.Такие трансформаторы имеют главную функцию преобразования любого значения тока в наиболее удобные для измерения значения, обеспечивая питание для отключения устройств и обмоток реле. Рабочие по обслуживанию должным образом защищены от поражения электрическим током благодаря изоляции оборудования.

Измерительные трансформаторы тока предназначены для электрических цепей высокого напряжения, в которых прямое подключение измерительных приборов невозможно. Основное назначение — ретрансляция полученных данных об электрическом токе на измерительные устройства, подключенные к вторичной обмотке.

Трансформаторы

выполняют важную функцию по контролю состояния электрического тока в цепи, к которой они подключены. При подключении к силовому реле проводятся постоянные проверки сети, наличия и состояния заземления. Когда ток достигает аварийного значения, срабатывает система безопасности, которая отключает все используемое оборудование.

Каков принцип работы трансформатора тока?

Принцип действия трансформаторов тока основан на законе электромагнитной индукции.С определенным количеством витков напряжение от внешней сети поступает на первичную силовую обмотку и преодолевает ее полное сопротивление. Это приводит к появлению магнитного потока, захваченного магнитной цепью вокруг катушки. Которая перпендикулярна текущему направлению. Благодаря этому потери электрического тока при преобразовании будут минимальными. Поток также варьируется в зависимости от типа магнитного материала.

Принцип работы трансформатора тока

Электродвижущая сила стимулирует магнитный поток на пересечении переключателей вторичной обмотки, расположенных перпендикулярно.Ток возникает под управлением ЭДС, которая требуется для определения полного сопротивления катушки и выходной нагрузки. На источнике вторичной обмотки одновременно наблюдается падение напряжения.

Трансформатор тока Параметры и характеристики:

Каждый трансформатор тока имеет индивидуальные параметры и технические характеристики, определяющие область применения данных устройств.

Технические характеристики трансформатора тока

1. Номинальный ток.

Позволяет аппарату работать без перегрева длительное время.У таких трансформаторов есть значительный запас на нагрев и возможна нормальная работа с перегрузками до 20 процентов.

2. Расчетное напряжение.

Надежность гарантирует нормальную работу трансформатора. Именно этот показатель влияет на качество изоляции между обмотками, одна из которых заземлена под высоким напряжением, а другая.

3. Коэффициент трансформации.

В первичной и вторичной обмотках описывает соотношение между токами и определяется специальной формулой.Из-за некоторых потерь в процессе фактическое значение может отличаться от номинального.

4. Текущая ошибка.

Это происходит под действием тока намагничивания в трансформаторе. Именно по этому факту абсолютные значения первичного и вторичного тока различаются между собой. Текущее намагничивание создает магнитный поток в сердечнике. Погрешность трансформатора тока также увеличивается с ее ростом.

Трансформатор тока

: конструкция и принципы работы

Трансформатор тока — это прибор, который используется для преобразования тока с большего значения в пропорциональный выходной сигнал с меньшим значением.Он преобразует ток большого напряжения в ток низкого напряжения, благодаря чему сильный ток, протекающий по линиям передачи, надежно контролируется амперметром.

Что такое трансформатор тока?

Трансформатор тока (C.T) представляет собой разновидность «измерительного трансформатора», который предназначен для генерации переменного тока во вторичной обмотке, который связан с током, измеряемым в его первичной обмотке. Трансформаторы тока снижают значения высокого напряжения до гораздо более низкого тока и предоставляют удобный метод безопасного измерения фактического электрического тока, протекающего в линии передачи переменного тока, с использованием стандартного амперметра.Принцип работы стандартного трансформатора тока умеренно отличается от обычного трансформатора напряжения.

Трансформатор тока используется в устройствах переменного тока, счетчиках или контрольных приборах, где измеряемый ток имеет такую ​​величину, что катушку прибора или счетчик невозможно создать с помощью адекватной пропускной способности по току.

В отличие от силового трансформатора или трансформатора напряжения, трансформатор тока включает только один или очень мало витков в качестве первичной части.Эта первичная часть может быть либо простым плоским витком, либо катушкой из прочной проволоки, намотанной вокруг сердечника, либо просто шиной или проводником, пропущенным через центральное отверстие.

Исходя из этой формы конфигурации, трансформатор тока всегда вводится как «последовательный трансформатор», поскольку первичная секция, у которой никогда не бывает более нескольких витков, соединена последовательно с токонесущим проводником, обеспечивающим нагрузку.

Первичный ток и вторичный выход трансформаторов тока связаны друг с другом.Трансформатор тока используется для измерения тока высокого напряжения из-за сложности недостаточной изоляции самого счетчика. Трансформатор тока используется в счетчиках для измерения тока до 100 A.

Вторичная часть, однако, может иметь большое количество катушек, намотанных на многослойный компонент из магнитного материала с низкими потерями. Этот компонент имеет большую область поперечного сечения, так что создаваемая плотность магнитного потока низкая, при этом используется зонный провод с гораздо меньшим поперечным сечением, в зависимости от того, насколько ток должен быть понижен, поскольку он хочет создать постоянный ток, не связанный с подключенная нагрузка.

Вторичная часть будет подавать ток на резистивную нагрузку или на короткое замыкание в форме амперметра до тех пор, пока напряжение, генерируемое во вторичной обмотке, не станет достаточно высоким, чтобы насыщать сердечник или привести к отказу из-за дополнительного пробоя напряжения.

В отличие от трансформатора напряжения, первичный выход трансформатора тока не связан с током вторичной нагрузки, а определяется внешней нагрузкой. Вторичный выход обычно рассчитан на 1 А или 5 А для большего номинального тока первичной обмотки.

Что такое трансформатор тока (Ссылка: electronics-tutorilas.ws )

Существует три основных типа трансформаторов тока: тороидальные, обмотанные и стержневые.

Тороидальные трансформаторы тока: без первичной обмотки. Вместо этого линия, по которой проходит ток, протекающий в системе, проходит через отверстие или окно в тороидальном трансформаторе. Некоторые трансформаторы тока содержат «разъемный сердечник», который позволяет их открывать, устанавливать и закрывать без отключения системы, к которой они присоединены.

Трансформаторы тока с обмоткой: первичная секция трансформатора физически сконфигурирована последовательно с проводником, по которому протекает обнаруженный ток, протекающий в системе. Величина вторичного выхода зависит от коэффициента трансформации инструмента.

Трансформаторы тока стержневого типа: в этой форме трансформаторов тока в качестве первичной части используется фактический провод или шина главной цепи, которая идентична однооборотной. Они полностью изолированы от высокого рабочего напряжения системы и обычно прикрепляются болтами к токоведущему компоненту.

Трансформаторы тока могут понижать или понижать уровни с тысяч ампер до нормального выходного сигнала с известным коэффициентом до 1 А или 5 А для стандартной функции. Таким образом, с трансформаторами тока могут применяться точные и небольшие приборы и устройства контроля, поскольку они изолированы от любых высоковольтных линий электропередач. Существует несколько измерительных корпусов и вариантов использования трансформаторов тока, таких как измерители коэффициента мощности, ваттметры, защитные реле, счетчики ватт-часов или в качестве катушек отключения в автоматических выключателях или магнитных выключателях.

Конструкция трансформатора тока

Центр трансформатора тока сосредоточен слоем кремнистой стали. Mumetal или Permalloy используются для изготовления стержней с высокой степенью точности. Первичная часть трансформаторов тока проходит через измеряемый ток и подключается к главной цепи. Вторичные обмотки трансформатора пропускают ток, пропорциональный измеряемому току, и он подключается к токовым обмоткам счетчиков или приборов.Посетите здесь, чтобы узнать больше о конструкции трансформатора тока.

Первичная и вторичная части изолированы от жил и друг от друга. Первичная часть представляет собой простую обмотку витков (также представленная как первичная шина) и несет ток полной нагрузки, в то время как вторичная часть трансформаторов имеет несколько витков.

Конструкция трансформатора тока (Ссылка: circuitglobe.com )

Уровень первичного и вторичного выходных сигналов вводится как коэффициент трансформатора тока системы.Норма тока трансформатора обычно высока. Значения вторичного тока составляют порядка 0,1 A, 1 A и 5 A. Необычные значения первичного тока отличаются от 10 A до 3000 A или более. Символическое обозначение трансформатора тока представлено на рисунке ниже.

Изображение трансформатора тока (Ссылка: circuitglobe.com )

Подробнее о Linquip

Типы трансформаторов: статья о различиях конструкции и конструкции трансформаторов

Принцип работы трансформатора тока

Принцип работы трансформатор тока особенно отличается от силового трансформатора.Полное сопротивление нагрузки или нагрузка на вторичный компонент умеренно отличается от типов мощности в трансформаторе тока. Следовательно, трансформатор тока работает на основе состояний вторичной цепи.

Нагрузка на нагрузку

Нагрузка на трансформатор тока — это величина нагрузки, генерируемой во вторичной обмотке. Он представлен как выходной сигнал в ВА (вольт-амперы). Номинальная нагрузка на нагрузку может быть рассчитана как значение нагрузки, указанное на паспортной табличке трансформатора тока.Номинальная нагрузка системы — это напряжение и ток на вторичной обмотке, когда трансформатор тока поддерживает реле или прибор с максимальной номинальной величиной тока.

Уравнение трансформатора тока

Как правило, трансформаторы тока и амперметры используются вместе как особая пара, в которой модель прибора такова, что подает максимальный вторичный ток, контролируемый полным отклонением амперметра. Приблизительный уровень обратных витков существует между двумя токами в большинстве трансформаторов тока во вторичной и первичной обмотках.Вот почему калибровка ТТ обычно применяется для амперметра особого типа.

Большинство трансформаторов тока имеют нормальный номинальный ток вторичной обмотки 5 А, при этом вторичный и первичный токи представлены в виде отношения, например 5/100. Это означает, что первичный ток в 20 раз выше, чем вторичный, поэтому, когда 100 ампер движутся по первичному проводнику, это приведет к генерации 5 ампер во вторичной обмотке. Трансформатор тока, скажем, 5/500 будет создавать 5 ампер во вторичной обмотке и 500 ампер в первичной части, что в 100 раз больше.

Вторичный выход можно создать намного ниже, чем ток в первичной обмотке, увеличив количество измеряемых вторичных обмоток, Ns, потому что по мере увеличения Ns Is (ток вторичной части) уменьшается на соответствующую величину. Другими словами, ток и количество витков во вторичной и первичной обмотках пропорциональны обратной форме.

Трансформатор тока, как и любой другой тип трансформатора, должен удовлетворять формуле ампер-виток. Это передаточное число равно:

T.R = n = \ frac {{N} _ {P}} {{N} _ {S}} = \ frac {{I} _ {S}} {{I} _ {P}}

из которых получаем:

Вторичный ток, {I} _ {S} = {I} _ {P} (\ frac {{N} _ {P}} {{N} _ {S}})

Скорость тока будет определять соотношение витков, и, поскольку первичная обмотка обычно включает в себя один или два витка, тогда как вторичная обмотка может включать несколько сотен витков, скорость между первичной и вторичной обмоткой может быть относительно большой. Например, предположим, что ток первичной части составляет 100 А, а вторичная обмотка имеет нормальный ток 5 А.Типы 100 к 5 и 20 к 1 являются наиболее распространенными формами существующей трансформации на рынке.

Однако следует учитывать, что трансформатор тока, представленный как 100/5, не идентичен трансформатору, выраженному как 20/1 или делениям 100/5. Это связано с тем, что соотношение 100/5 представляет собой «номинальный входной / выходной ток», а не практическое соотношение первичных и вторичных выходов. Также учтите, что количество валков и ток во вторичной и первичной обмотках связаны обратным соотношением.

Но относительно большие изменения в соотношении витков трансформатора тока могут быть получены путем изменения валков первичной обмотки в пределах окна ТТ, где один виток первичной обмотки идентичен одному проходу, а более одного прохода через окно вызывают изменение электрического коэффициента.

Так, например, трансформатор тока с отношением, скажем, 300/5, может быть изменен на другой, равный 150/5 или даже 100/5, путем прохождения основного первичного проводника внутри его внутреннего окна два или три раза.Это представляет собой трансформатор тока большей величины для обеспечения максимального выходного тока для амперметра при использовании в меньших системах первичного тока.

Влияние разомкнутых вторичных обмоток трансформатора тока

В нормальных рабочих состояниях вторичная обмотка трансформатора тока прикреплена к его нагрузке и обычно замкнута. Когда ток проходит через первичную часть, он часто течет во вторичных обмотках, и ампер-витки каждой секции впоследствии идентичны и противоположны.

Вторичные валки будут на 1% и 2% меньше, чем первичные, и разница будет использоваться в намагничивающем сердечнике. В результате, если вторичный компонент разомкнут и ток течет по первичным обмоткам, размагничивающей среды из-за вторичного тока не будет.

Из-за отсутствия противоамперных роликов вторичной секции, не имеющая сопротивления первичная MMF (магнитодвижущая сила) создаст необычно большой магнитный поток в системе.Этот поток будет генерировать отходы активной зоны с последующим нагревом, и большое напряжение будет стимулироваться через клемму вторичной обмотки.

Это напряжение привело к пробою изоляции, а также к потере точности в будущем, поскольку дополнительный MMF оставляет остаточный магнетизм в системе. Следовательно, вторичная обмотка трансформатора тока никогда не может быть разомкнута, когда по первичной части проходит ток.

Векторная диаграмма трансформатора тока

Векторная диаграмма трансформатора тока показана на рисунке ниже.Базовый поток взят за эталон. Создаваемые вторичные и первичные напряжения отстают от основного потока на 90º. Величина первичного и вторичного напряжений зависит от количества валков на обмотках. Ток возбуждения стимулируется частями намагничивающего и рабочего тока.

Фазорная диаграмма трансформатора тока (Ссылка: circuitglobe.com )

Где I _s — вторичный ток, E _s — вторичное индуцированное напряжение, I _p — первичный ток, E _p — первичное индуцированное напряжение, K _t — отношение витков или количество витков вторичной обмотки / число витков первичной обмотки, I ₀ — ток возбуждения, I _m — ток намагничивания, I _w — ток рабочий компонент, а Φ _s — главный поток.

Вторичный выход отстает от вторичного стимулированного напряжения на определенный угол (θº). Вторичный ток заменяет первичную сторону, реверсируя вторичный выход и умножая на скорость вращения. Ток, протекающий через первичную обмотку, является произведением вторичного тока, отношения витков I _s K _t и суммы возбуждающего тока I ₀ вместе с ними.

Ошибки соотношения и фазового угла CT

Трансформатор тока включает две проблемные ошибки, а именно: ошибку соотношения и ошибку фазового угла.

Ошибки соотношения тока

Трансформатор тока в основном основан на энергетической составляющей выхода возбуждения и получается как

Ratio_ {Error} = \ frac {{K} _ {t} {I} _ { s} — {I} _ {P}} {{I} _ {P}}

Где K _t — коэффициент поворота, I _p — первичный ток, а I _s — вторичный Текущий.

Ошибка фазового угла

В идеальном трансформаторе тока векторный угол между обратным вторичным и первичным токами равен нулю.Но в практическом трансформаторе тока существует разность фаз между вторичным и первичным токами, поскольку первичный выход также поставляет часть возбуждающего тока. Следовательно, разница между двумя фазами вводится как ошибка угла сдвига фаз.

Коэффициент трансформации первичной обмотки трансформатора тока Коэффициент трансформации первичной обмотки трансформатора тока (Ссылка: electronics-tutorilas.ws )

Трансформатор тока никогда не должен оставаться в разомкнутом состоянии или работать без нагрузки, когда основная первичная обмотка по нему течет ток, точно так же, как трансформатор напряжения никогда не должен работать в условиях короткого замыкания.Если необходимо снять нагрузку (или амперметр), необходимо установить короткое замыкание на клеммах вторичной обмотки, прежде всего, для устранения риска поражения электрическим током.

Это высокое напряжение связано с тем, что, когда вторичная секция находится в разомкнутой ситуации, железный сердечник системы работает с высокой степенью насыщения и ничем не управляет, поэтому он генерирует необычно большое вторичное напряжение. Это высокое вторичное напряжение может повредить изоляцию или привести к поражению электрическим током при случайном прикосновении к клеммам трансформатора тока.

Переносные трансформаторы тока

Сейчас на рынке доступно несколько специализированных форм трансформаторов тока. Распространенный и портативный тип, который может использоваться для обнаружения нагрузки в цепи, представлен как «токоизмерительные клещи» или «портативный тип», как показано. Переносной трансформатор тока

(Ссылка: electronics-tutorilas.ws )

Токоизмерительные клещи закрываются и открываются вокруг токопроводящего проводника и контролируют его ток, идентифицируя магнитное поле вокруг него, обеспечивая быстрое измерение, обычно на цифровом дисплее без открытия или отключив цепь.

Наряду с портативным трансформатором тока, имеются трансформаторы тока с разъемным сердечником, которые имеют одну съемную секцию, так что шину или провод нагрузки не нужно отсоединять для ее установки. Они используются для измерения токов от 100 до 5000 А с квадратными окнами от 25 мм до 300 мм. (От 1 до более 12 дюймов).

Резюме

Подводя итог, трансформатор тока (ТТ) — это разновидность трансформаторов, используемых для преобразования первичного тока во вторичный выход через магнитную среду.Его вторичная секция затем подает значительно уменьшенный ток, который можно использовать для измерения пониженного тока, сверхтока, пикового тока или среднего тока.

Первичная обмотка трансформатора тока часто соединяется последовательно с главным проводником. Он также вводится как «серийный трансформатор». Стандартный вторичный ток обычно составляет 5 А или 1 А для простоты измерения. Их структура может представлять собой один единственный виток первичной обмотки, как в кольцевых, тороидальных или стержневых формах, или несколько витков первичной обмотки, обычно для приложений с низким током.

Трансформаторы тока считаются применяемыми как пропорциональные приборы тока. Таким образом, вторичная часть трансформатора тока никогда не должна работать в состоянии разомкнутой цепи, так же как трансформатор напряжения никогда не должен работать в состоянии короткого замыкания.

Трансформатор тока

— конструкция, принцип работы и типы

Важно контролировать ток и напряжение на подстанциях и генерирующих станциях, которые находятся на высоких значениях. В цепях постоянного тока легко измерить большие токи, добавив подходящие шунты к амперметрам низкого диапазона.Тогда как при переменном питании трудно измерить большие токи и это опасно для оператора при работе с системой, несущей большие токи (более 100 А).

С этой целью используется прибор под названием «Трансформатор тока» для измерения больших токов. Трансформатор тока также называют измерительным трансформатором с точным соотношением токов первичной и вторичной обмоток. Посмотрим на конструкцию трансформатора тока.

Конструкция трансформатора тока:

Большие переменные токи, которые нельзя измерить напрямую обычными амперметрами или ваттметрами, токовая катушка для измерения мощности, может быть получена с помощью трансформатора тока.Большая часть конструкции трансформатора тока похожа на обычный трансформатор. По сути, это понижающий трансформатор (по току), состоящий из двух обмоток, первичной и вторичной, без электрического соединения между ними. Магнитопровод, состоящий из пластин силиконовой стали, связывает обе обмотки для обеспечения пути с низким сопротивлением, как показано ниже.

Первичная обмотка трансформатора тока намотана несколькими витками (одним или несколькими) толстого проводника с поперечным сечением.Вторичная обмотка намотана большим количеством витков проводника малого сечения. Первичная обмотка подключается последовательно с линией измерения тока, а вторичная подключается через амперметр низкого диапазона (диапазон 0–5 А).

Как правило, большая часть вторичного тока трансформатора тока рассчитана на 5А. В зависимости от конструкции используются два типа трансформаторов тока для измерения больших токов.

Трансформатор тока с обмоткой:

Как следует из названия, в трансформаторах тока с намоткой первичная и вторичная обмотки имеют намотку с подходящим числом витков.Материал сердечника может иметь форму прямоугольника или кольца из никелевого сплава или стали, как показано ниже.

В кольцевой структуре сердечника вторичная обмотка намотана на внутренний сердечник бакелитового формирователя. Поверх вторичной обмотки первичная обмотка намотана на внешний сердечник с соответствующей изоляцией между двумя обмотками.

Трансформатор тока типа

:

В конструкции сердечника стержневого типа первичная обмотка не намотана. Первичная обмотка состоит из стержневого проводника подходящего сечения.Вторичная обмотка намотана на круглый сердечник, который окружает первичный стержневой провод, как показано ниже. Бумажная изоляция удерживается на стержне, то есть между первичной и вторичной обмотками.

Расстояние между двумя обмотками остается очень маленьким, чтобы уменьшить утечку магнитного потока. Таким образом, измеренные показания получаются с высокой точностью. Трансформатор тока, подключенный к небольшой системе сетевого напряжения, использует в качестве изоляции ленту или лак. В системах высокого напряжения используются масляные трансформаторы тока.

Работа трансформатора тока:

Работа трансформатора тока аналогична работе обычного двухобмоточного трансформатора. Когда через первичную обмотку проходят большие токи, они индуцируют небольшие токи во вторичной обмотке (в зависимости от соотношения витков). Эти небольшие токи во вторичной обмотке затем измеряются подключенным к ней амперметром нижнего диапазона. В трансформаторе тока существует обратное соотношение между током и числом витков в первичной и вторичной обмотках.

Что касается номинального напряжения, трансформатор тока индуцирует большее напряжение на вторичной обмотке по сравнению с первичной. Следовательно, он действует как повышающий трансформатор по отношению к напряжению.

Пусть,

• N ₁ = Количество витков первичной обмотки
• N ₂ = Число витков вторичной обмотки
• I ₁ = Первичный ток
• I ₂ = Вторичный ток

Для a трансформатор, коэффициент трансформации задается как,

Следовательно, как только коэффициент тока трансформатора тока известен, мы можем определить линейный ток на первичной стороне путем измерения тока на вторичной стороне.

Например, трансформатор тока имеет коэффициент передачи 200: 1. Если амперметр на вторичной обмотке показывает 1,5 А, то есть I ₂ = 1,5 А. Тогда первичный ток или ток нагрузки I ₁ задается как,

Здесь мы также можем сказать, что трансформатор тока имеет соотношение первичной и вторичной обмоток 1: 200. Кроме того, напряжение во вторичной обмотке будет в 200 раз больше первичного напряжения.

Почему вторичная обмотка ТТ не должна открываться?

Вторичная обмотка трансформатора тока не должна быть разомкнута в любое время, когда первичная обмотка находится под напряжением.В трансформаторе тока ток в первичной обмотке зависит от линейного тока или тока нагрузки, к которой подключена первичная обмотка, но от нагрузки, подключенной к вторичной обмотке трансформаторов тока.

Таким образом, если вторичная обмотка разомкнута, во вторичной обмотке нет счетчика MMF, который бы противодействовал первичной MMF. Теперь весь первичный ток действует как ток намагничивания и вызывает большие напряжения во вторичной обмотке. Это вызывает чрезмерные потери в сердечнике и приводит к чрезмерному нагреву. Эти очень высокие опасные напряжения могут повредить изоляцию обмотки и вызвать смертельный удар для оператора.Таким образом, ТТ нельзя открывать в рабочем состоянии, он всегда должен быть заземлен.

Также выезд —

Защита трансформатора тока — условия обрыва цепи

W ЧТО ТАКОЕ ТРАНСФОРМАТОР ТОКА?

Трансформатор тока (CT) используется для измерения тока другой цепи. Трансформаторы тока используются во всем мире для контроля высоковольтных линий в национальных электрических сетях. ТТ предназначен для создания переменного тока во вторичной обмотке, пропорционального измеряемому току в первичной обмотке.При этом трансформатор тока снижает ток высокого напряжения до более низкого значения и, следовательно, обеспечивает безопасный способ контроля электрического тока, протекающего в линии передачи переменного тока.

Опасности при эксплуатации

Опасности при работе могут возникнуть, если вторичная цепь ТТ остается разомкнутой, в то время как первичная находится под напряжением. Обрыв цепи может произойти непреднамеренно из-за планового технического обслуживания нагрузки или повреждения выводов вторичной цепи. В этих ситуациях могут возникать переходные процессы высокого напряжения и повреждать изоляцию обмотки ТТ; возможно, что сделает его неработоспособным.Кроме того, эти переходные процессы могут вызвать высокие вихревые токи в сердечнике ТТ. Это может отрицательно сказаться на характеристиках намагничивания трансформатора тока и привести к ошибкам в точности измерения.

IEEE C57.13 рекомендует оборудовать устройства ограничения напряжения вторичными обмотками для защиты от опасного напряжения. В нем указано, что устройство ограничения напряжения должно выдерживать обрыв цепи в течение одной минуты без повреждения вторичной цепи. Блоки защиты трансформатора тока (CTPU) Metrosil предлагают такую ​​защиту и, в отличие от других устройств ограничения напряжения, не требуют немедленной замены после выхода из нормального состояния.Они могут оставаться на месте без вмешательства пользователя.

Устройства защиты трансформатора тока

В нормальных рабочих условиях или в условиях неисправности, с подключенной нагрузкой, варистор подвергается действию приложенного напряжения. Он действует как пассивная нагрузка и потребляет небольшой ток, что предотвращает неточности измерения ТТ. Во время разомкнутой цепи варистор подвергается действию приложенного тока и действует как активная нагрузка. Таким образом, он ограничивает напряжение на клеммах ТТ и предотвращает любые повреждения.Термостатический переключатель управляет термоциклированием внутри Metrosil CTPU, когда ТТ находится в состоянии разомкнутой цепи. Второй термостатический выключатель может быть установлен на пластине радиатора для удаленного контроля. Варисторы Metrosil могут управлять величиной обратной ЭДС, рассеивая накопленную в катушке энергию на соответствующую нагрузку.

CTPU Metrosil может быть выполнен в одно- и трехполюсном исполнении для удобства установки. Все CTPU проходят заводской аудит по ISO9001-2015.CTPU Метросил защищают трансформаторы тока от повреждений в условиях холостого хода. Они не защищают системы реле или трансформаторов тока от перенапряжений, возникающих из-за высоких вторичных токов замыкания. Для защиты высокоомных релейных систем от перенапряжений в условиях неисправности, пожалуйста, обратитесь к нашему Metrosil Relay Data Sheet . Для получения помощи в использовании CTPU Metrosil в сочетании с реле Metrosil для высокоомных релейных систем, пожалуйста, свяжитесь с , свяжитесь с командой Metrosil .

Шкафы CTPU

Линейка предварительно собранных шкафов CTPU компании Metrosil обеспечивает улучшенную защиту от разрушительного воздействия разомкнутых цепей вторичной стороны.Эти блоки прошли типовые испытания и прошли независимую сертификацию в соответствии с IEC 61439, части 1 и 2, доступны в адаптируемых конфигурациях и гибких вариантах установки.

Почему Метросил?

Варисторы из карбида кремния Metrosil были произведены в отделении высокого напряжения Метрополитен-Виккерс в 1936 году и произведены серийно в 1937 году. В качестве основного источника энергии в 20 ^{-х годах} века компания Metrovicks была известна своим промышленным электрооборудованием. в том числе генераторы, паровые турбины, распределительное устройство, трансформаторы, электроника и тяговое оборудование для железных дорог.Следовательно, резисторы Metrosil были включены в крупные флагманские проекты, проложившие путь к эффективному распределению электроэнергии. По сей день наши резисторы остаются на своих местах в установленных сетях электроснабжения, что вызывает доверие как у крупных OEM-производителей, так и у коммунальных предприятий. По мере развития современной энергетической инфраструктуры мы продолжаем внедрять инновации и специализироваться на подстанциях в глобальном масштабе.

Измерительные трансформаторы — Основные принципы работы ~ Изучение электротехники

Пользовательский поиск

Измерительные трансформаторы используются для измерения и контроля.Они обеспечивают ток и напряжение, пропорциональные первичной обмотке, но представляют меньшую опасность для приборов и персонала.

Существует два различных класса измерительных трансформаторов: трансформатор напряжения и трансформатор тока.

Трансформаторы потенциала (PT) используются для понижения высокого напряжения, а трансформаторы тока (CT) используются для понижения тока. Функция трансформатора тока заключается в точном измерении напряжения на первичной обмотке, в то время как трансформатор тока используется для измерения тока на первичной обмотке.

Трансформатор потенциала

Трансформаторы потенциала (напряжения) имеют первичную и вторичную обмотки на общем сердечнике:

Схема трансформатора напряжения и символ в электрической цепи

Стандартные трансформаторы напряжения являются однофазными и обычно проектируются таким образом, чтобы вторичное напряжение поддерживало фиксированное соотношение с первичным напряжением. Трансформаторы потенциала используются с вольтметрами, ваттметрами, ваттметрами, измерителями коэффициента мощности, частотомерами, синхроскопами и синхронизирующими устройствами, защитными и регулирующими реле, катушками отключения при пониженном и повышенном напряжении автоматических выключателей.

Как правило, трансформатор напряжения предназначен для подключения параллельно с линиями для преобразования и понижения линейного напряжения до 115 или 120 вольт для измерения или работы реле. Обычно они имеют номинал от 50 до 200 ВА (вольт-ампер) при 120 вторичном вольт. Клеммы вторичной обмотки никогда не должны замыкаться накоротко, так как это приведет к сильному току, который может повредить обмотки.

Трансформаторы тока

Трансформатор тока преобразует линейный ток в значения, подходящие для стандартных защитных реле и приборов.Первичная обмотка трансформатора тока имеет несколько витков, в то время как вторичная обмотка может иметь очень много витков, что приводит к понижению тока, как показано на схеме ниже:

Схема трансформатора тока и символ в электрической цепи

Трансформаторы тока используются с амперметрами, ваттметрами, измерителями коэффициента мощности, ватт-часами, компенсаторами, защитными и регулирующими реле и катушками отключения автоматических выключателей.Вторичная обмотка трансформаторов тока обычно рассчитана на 5 ампер.

В большинстве случаев трансформаторы тока имеют несколько ответвлений на вторичной обмотке для регулировки диапазона измерения тока на первичной обмотке.

Обратите внимание, что если вторичная обмотка трансформатора тока разомкнута, во вторичной обмотке возникает чрезвычайно высокое напряжение, которое опасно для персонала и может вывести трансформатор тока из строя. По этой причине вторичная обмотка трансформатора тока всегда должна быть закорочена перед извлечением реле из его корпуса или удалением любого другого устройства, с которым работает трансформатор тока.Это защищает трансформатор тока от перенапряжения.

Что такое трансформатор и как он работает?

Трансформатор тока — это устройство, которое «преобразует» или «понижает» ток на входе «первичной обмотки» в переменный ток равной пропорции на «вторичной обмотке» или на выходе. Таким образом, трансформаторы тока могут преобразовывать потенциально опасный ток в более управляемый и с которым легче работать. Поскольку выходной ток пропорционален входному, он идеально подходит для мониторинга мощности, управления устройствами и т. Д.потому что мы можем узнать фактический ток в первичном проводе, измерив соответствующий ток на вторичном выходе.

Истинные трансформаторы тока являются пассивными устройствами, что означает, что они не требуют внешнего питания. Скорее, они используют электромагнитные принципы для работы. Более конкретно, они обычно содержат многослойный сердечник из магнитного материала с низкими потерями. Далее на ламинированный сердечник наматывается проволока. Количество обмоток или «витков» обратно пропорционально желаемому току вторичной обмотки, что выражается следующим уравнением:

(вторичный ток) = (первичный ток) * (количество витков на первичном проводе / количество витков на вторичном проводе) .Мы сокращаем это как Is = Ip * (Np / Ns)

В большинстве ситуаций с трансформаторами тока для контроля мощности количество витков первичного проводника = 1, то есть провод просто пропускается через центральное отверстие трансформатора, поэтому в этой ситуации мы получаем:

Is = Ip * (1 / Ns) или Is = Ip / Ns .

Самый распространенный «истинный» трансформатор тока, используемый для контроля и управления мощностью, имеет выход переменного тока 5 Ампер, но также существуют переменные токи 1 Ампер.При этом многие датчики тока, используемые сегодня, используют большое количество обмоток, что приводит к очень низкому выходному току. Многие отрасли предпочитают этот тип продукции, потому что с ним легче работать. Вместо этого они часто добавляют во вторичную обмотку «нагрузочный» резистор для создания напряжения. Напряжение определяется этим уравнением:

Напряжение = ток * сопротивление, сокращенно В = I * R

Используя эту формулу, давайте придумаем гипотетический датчик тока.Допустим, мы хотим получить 333 мВ, когда 1000 ампер «воспринимаются» на первичном проводе, который в нашем сценарии будет шиной, проходящей через центр. Если датчик тока имеет 7500 витков, мы ожидаем 1000/7500 ампер или 133 мА тока при отсутствии нагрузочного резистора. Но в нашем случае нам нужно 333 мВ на выходе, поэтому мы можем разделить 333 мВ / 133 мА (или 0,333 В / 0,133 А) и обнаружим, что необходимый нагрузочный резистор должен быть 2,5 Ом. После такой нагрузки мы можем игнорировать выходную силу тока (в конце концов, она довольно мала) и считать это устройством «выходного напряжения».Поскольку токовый выход представляет собой переменный ток (AC), выходное напряжение также является переменным, сокращенно Vac.

Трансформаторы тока с выходом 1 А или 5 А нельзя оставлять разомкнутыми или эксплуатировать без нагрузки, когда ток течет по первичному проводнику. Вместо этого следует закоротить клеммы вторичной обмотки, чтобы избежать поражения электрическим током. Именно для этой цели существует устройство, называемое закорачивающим блоком. При установке трансформатора тока на 1 А или 5 А необходимо сначала закоротить вторичные выводы (обычно через упомянутую перемычку), а после того, как вторичные выводы подключены к их нагрузке, короткое замыкание (закорачивающая блокировка) удаляется.

Датчики тока с выходом 333 мВ не имеют этого риска, потому что выходной ток очень низкий.

Датчики тока, изменяющие тип выхода, называются преобразователями тока. Гипотетический датчик тока, описанный ранее, точнее всего называть преобразователем тока, но их часто называют просто трансформаторами тока, потому что они работают с использованием тех же основных принципов, что и трансформаторы тока.

Узнать | OpenEnergyMonitor

Датчики

CT — Введение

---

На рисунке ниже показан пример с разделенным ядром YHDC CT:

Трансформатор тока YHDC SCT-013-000 (см. Отчет об испытаниях)

Вот пример Magnelab с разъемным сердечником CT:

В дополнение к типу с разъемным сердечником доступны трансформаторы тока с твердым сердечником, , (также известные как с кольцевым сердечником, ).Вот пример Magnelab с твердым сердечником CT:

Основы

Трансформаторы тока (CT) — это датчики, измеряющие переменный ток (AC). Они особенно полезны для измерения потребления или выработки электроэнергии в целом здании.

Тип с разъемным сердечником, такой как трансформатор тока на рисунке выше, можно подсоединить к нулевому проводу или , находящемуся под напряжением, входящему в здание, без необходимости проведения каких-либо электрических работ с высоким напряжением.

Как и любой другой трансформатор, трансформатор тока имеет первичную обмотку, магнитный сердечник и вторичную обмотку.

В случае мониторинга всего здания первичной обмоткой является нейтральный провод или под напряжением (НЕ оба!), Входящий в здание и проходящий через отверстие в трансформаторе тока. Вторичная обмотка состоит из множества витков тонкого провода, заключенного в корпус трансформатора.

Переменный ток, протекающий в первичной обмотке, создает магнитное поле в сердечнике, которое индуцирует ток во вторичной цепи обмотки [1].

Ток во вторичной обмотке пропорционален току, протекающему в первичной обмотке:

 I  вторичный  = CT  передаточное число  × I  первичный 

CT  Передаточное число  = Обороты  первичный  / Обороты  вторичный  

Число витков вторичной обмотки в ТТ, изображенном выше, равно 2000, поэтому ток во вторичной обмотке составляет одну 2000-ю от тока в первичной обмотке.

Обычно это соотношение записывается в единицах тока в амперах e.грамм. 100: 5 (для счетчика на 5 А с масштабированием от 0 до 100 А). Соотношение для ТТ выше обычно записывается как 100: 0,05.

Нагрузочный резистор

ТТ «Токовый выход» должен использоваться с нагрузочным резистором. Нагрузочный резистор замыкает или замыкает вторичную цепь ТТ. Значение нагрузки выбирается таким образом, чтобы напряжение было пропорционально вторичному току. Значение нагрузки должно быть достаточно низким, чтобы предотвратить насыщение сердечника ТТ.

Изоляция

Вторичная цепь гальванически изолирована [2] от первичной цепи.(т.е. не имеет металлического контакта)

Безопасность

Как правило, ТТ никогда не должен иметь разомкнутую цепь после того, как он присоединен к токоведущему проводнику. ТТ потенциально опасен при разомкнутой цепи.

Если цепь разомкнута при протекании тока в первичной обмотке, вторичная обмотка трансформатора будет пытаться продолжать подавать ток до бесконечного импеданса. Это создаст высокое и потенциально опасное напряжение на вторичной обмотке [1]

Некоторые ТТ имеют встроенную защиту.Некоторые из них имеют защитные стабилитроны, как в случае с SCT-013-000, рекомендованным для использования в этом проекте. Если трансформатор тока относится к типу «выход напряжения», он имеет встроенный нагрузочный резистор. Таким образом, он не может быть разомкнут.

Установка CT

Первичная обмотка ТТ — это провод, по которому проходит ток, который вы хотите измерить. Если вы закрепите свой трансформатор тока вокруг двух- или трехжильного кабеля, у которого есть провода, по которым проходит одинаковый ток, но в противоположных направлениях, магнитные поля, создаваемые проводами, будут нейтрализовать друг друга, и ваш трансформатор тока не будет иметь выхода.[3] и [4]

ТТ с разъемным сердечником, особенно с ферритовым сердечником (например, изготовленные YHDC), не следует никогда не прикреплять к кабелю, используя какой-либо уплотнительный материал, из-за хрупкости феррита. core означает, что его можно легко сломать, разрушив таким образом CT. Вы должны зажимать трансформатор тока к кабелю или шине только в том случае, если корпус специально разработан для этого. Точно так же трансформатор тока с кольцевым сердечником никогда не следует насаживать на кабель, который слишком велик, чтобы свободно проходить через его центр.Положение и ориентация кабеля в апертуре ТТ не влияет на выходной сигнал , а не .

Ссылки и дополнительная литература

Протокол испытаний: Yhdc SCT-013-000 Трансформатор тока

Elkor Technologies Inc — Знакомство с трансформаторами тока

[1] Статья в Википедии о трансформаторах тока

[2] Статья в Википедии о гальванической развязке

[3] Теория установки и калибровки трансформатора тока и адаптера переменного тока

[4] Установка трансформатора тока

.