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:

В чем отличие трансформатора тока от трансформатора напряжения?

Трансформаторы — устройства, используемые для преобразования одного из параметров электроэнергии – напряжения или силы тока.

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

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

• трансформаторы электрического тока;
• трансформаторы электрического напряжения.

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

Основными показателями трансформатора являются коэффициенты трансформации по напряжению и току:

КU=U2/U1 и KI=I2/I1

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

K=w2/w1.

Особенности трансформаторов тока (ТТ)

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

• измерительные;
• защитные;
• лабораторные.

В измерительных ТТ первичная обмотка может отсутствовать или представлять собой толстую шину. На шину наматывается несколько витков вторичной обмотки, в которой наводится эдс, пропорциональная силе тока в шине.

Шина включается в разрыв цепи, в которой производится измерение. К вторичной обмотке ТТ подключается нагрузка и измерительный прибор.
Важно! Так как КU для ТТ имеет большие значения, то включать их в режиме холостого хода (без нагрузки) запрещается, что может повлечь высоковольтный пробой изоляции проводов и выход из строя трансформатора.

Особенности трансформаторов напряжения (ТН)

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

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

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

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

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

Трансформаторы тока и напряжения | ТТ и ТН

Трансформаторы тока и напряжения высокого напряжения внутренней и наружной установки предназначены для измерения тока и напряжения, питания схем релейной защиты, изолирования измерительных приборов, реле, обслуживающего персонала от высокого напряжения и применяются в ОРУ и ГРУ сетей переменного и постоянного тока, а также в устройствах защиты и регулирования, в токопроводах генераторных распределительных устройств.

Предназначенные для работы в ОРУ ТТ и ТН, отличаются от таковых для внутренней установки требованиями к характеристикам окружающей среды.
Трансформаторы внутренней установки предназначены для работы в отапливаемых или неотапливаемых помещениях при определенных характеристиках окружающей среды. Различное климатическое исполнение ТТ и ТН и категория их размещения установлены ГОСТ 15543-70.
Группы ТТ и ТН как внутренней, так и наружной установки весьма разнообразны и по конструктивному исполнению. Это обусловлено различной компоновкой РУ, их габаритами, способами крепления трансформаторов и т.п. Кроме того, на конструктивное исполнение ТТ и ТН в известной мере оказывают влияние номинальные параметры. Так, однофазные ТН могут иметь либо один, либо два ввода первичной обмотки, изоляция которых соответствует полному рабочему напряжению. В зависимости от этого ТН называются однополюсными или двухполюсными. Трехфазные ТН выполняются трехстержневыми и пятистержневыми.

В трансформаторах часто применяется литая изоляция. В таких конструкциях трансформатора полностью или частично (одни обмотки) залиты компаундной массой или эпоксидной смолой. Такие ТТ и ТН при внутренней установке имеют меньшую массу и габариты и не требуют ухода при эксплуатации; этим они выгодно отличаются от масляных трансформаторов, где для изоляции обмоток от заземленных частей и их предохранения от увлажнения применяют масляное заполнение.
Для КРУЭ применяют трансформаторы с элегазовым наполнением.
Вследствие сравнительной дешевизны получили широкое применение встроенные ТТ — это трансформаторы, в которых отсутствуют не только первичная обмотка, но и изоляция между элементами токоведущих частей (выполняющих роль первичной обмотки) и вторичной обмоткой. Встроенные ТТ устанавливаются на баковых масляных выключателях, на ряде проходных изоляторах в РУ на шинных опорах, а также на генераторных токопроводах. На одном аппарате возможна установка нескольких встроенных ТТ.
Основную часть стоимости обычного ТТ составляет стоимость первичной обмотки и ее изоляции относительно земли. Во встроенном ТТ этих элементов нет; кроме того, существенное снижение стоимости встроенных ТТ достигается за счет снижения затрат на ошиновку, отчуждение территории. Причем, чем выше номинальное напряжение аппарата тем выше эффективность от применения встроенного ТТ. Размеры встроенного ТТ определяются в основном размерами проходного изолятора или токопровода.
Для улучшения характеристик встроенных ТТ приходится увеличивать поперечное сечение магнитопровода и применять лучшие сорта электротехнической стали или методы компенсации токовой погрешности.
Последовательное соединение двух одинаковых встроенных ТТ равносильно удвоению поперечного сечения магнитопровода. Параллельное соединение приводит к удвоению номинального вторичного тока.. Изоляция магнитопровода и вторичной обмотки в процессе эксплуатации может увлажняться от воздействия сырого воздуха, подвергаться воздействию росы, трансформаторного масла и т.п. Поэтому изоляция должна быть влагостойкой, механически прочной и маслостойкой.
Встроенные ТТ для силовых ТТ и выключателей получили применение на номинальные напряжения 10 — 1500 кВ и могут иметь воздушное (естественное или принудительное) либо водяное (масляное) охлаждение.

Ввиду ограниченного объема главы рассмотрим в ней лишь некоторые конструкции ТТ и ТН.

Рис. 1. Трансформатор тока ТШЛО-20

1. Трансформаторы тока ТШЛО-20 предназначены для передачи сигнала измерительной информации на схемы поперечной дифференциальной защиты турбогенераторов (рис. 1). Нормальная работа ТТ обеспечивается при невзрывоопасной, не содержащей агрессивных газов, паров и пыли окружающей среды, при защищенности места установки ТТ от попадания брызг воды, масла, эмульсии и т. п., при воздействии механических факторов внешней среды в соответствии с ГОСТ 17516-72.

Трансформатор тока типа Т1Ш10-20 — шинный, с литой изоляцией, опорного типа, весьма компактен и надежен в эксплуатации. Номинальное напряжение 20 кВ, номинальный коэффициент трансформации 1500/5.
В конструктивном отношении ТТ представляет собой Т-образный литой блок с залитыми в нем магнитопроводом (сердечником), на который наложена вторичная обмотка, и первичной обмоткой. Первичная обмотка представляет собой трубу (см. рис. 1) с расплющенными концами в виде лопаток. В каждой лопатке имеется по одному отверстию диаметром 14 мм для присоединения медных шин.
Выводы вторичной обмотки и вывод ее экрана расположены на литой опоре трансформатора. Вывод экрана при помощи проводника соединен с основанием, имеющим болт заземления.

Рис. 2. Трансформатор тока ТПОЛ-20
В основании имеются четыре отверстия диаметром 14 мм для крепления ТТ.
2. Трансформаторы тока ТПОЛ-20 и ТПОЛ-35 предназначены для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам и устройствам защиты и управления в закрытых РУ на номинальные напряжения 20 и 35 кВ.
Номинальная работа ТТ обеспечивается при тех же условиях, что и трансформатора тока ТШЛО-20.
Трансформаторы ТПОЛ-20 и ТПОЛ-35 — проходные, одновитковые, с литой изоляцией.
Трансформатор тока (рис. 2) имеет две независимые вторичные обмотки, каждая из которых намотана на кольцевой ленточный магнитопровод. Вторичные обмотки вместе с первичной обмоткой, выполненной из медной трубы, проходящей через «окно» вторичных обмоток, залиты в эпоксидный компаунд и образуют изоляционный блок. В средней части блока залиты три специальные гайки для крепления фланца, с которыми электрически соединены экраны вторичных обмоток. На фланце имеются четыре отверстия диаметром 14 мм для крепления ТТ на месте установки, болт М8 для заземляющей шины (провода).
Выводы первичной обмотки имеют плоскую форму и снабжены болтами и гайками М12 для присоединения шин первичной цепи. Выводы вторичных обмоток расположены на приливе изоляционного блока в выемке фланца.

3. Трансформатор тока ТФНУ-66 наружной установки применяется в ОРУ и предназначен для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам и устройствам защиты и управления в сетях переменного тока частоты 50 и 60 Гц с заземленной нейтралью.
Трансформатор тока ТФНУ-66 для наружной установки выполнен в фарфоровой покрышке с усиленной изоляцией, на номинальное напряжение 66 кВ. Масса трансформатора с маслом 830 кг.
Трансформатор (рис. 3) опорного типа, состоит из первичной и вторичной обмоток, изолированных кабельной бумагой и помещенных в фарфоровую покрышку, заполненную трансформаторным маслом. Первичная обмотка представляет собой петлю и имеет две секции, соединяемые последовательно или параллельно, благодаря чему трансформатор можно включить на токи 200 и 400, 600 и 1200 А соответственно. Выводы первичной обмотки укреплены в стенке фарфоровой покрышки. Секции переключаются перестановкой контактных перемычек, расположенных снаружи покрышки.

Рис. 3. Трансформатор тока ТФНУ-66

Вторичная обмотка состоит из трех обмоток, изолированных одна от другой и заключенных в общую бумажную изоляцию. Две из них (P1 и Р2) предназначены для релейной защиты, одна (класса точности 0,5) — измерительная.
На крышке трансформатора имеется воздухоосушитель, предназначенный для очистки от влаги и пыли воздуха, поступающего в трансформатор.
Опорой трансформатора, на которой монтируются элементы его конструкции, является цоколь. Крепление фарфоровой покрышки к цоколю — механическое. Уплотнение соединений достигается за счет прокладок из маслостойкой резины.
Слив и отбор проб масла осуществляются через масловыпускной патрубок.
Коробка вторичных выводов расположена на одной из стенок цоколя. В нижней части коробки выводов находятся отверстия для установки двух кабельных муфт, имеющих отверстия для разделки и укрепления кабелей, подходящих к выводам вторичных обмоток. Коробка вторичных выводов закрыта крышкой.

4. Трансформаторы тока наружной установки типов ТРН 500 и ТРН 750 предназначены для питания цепей измерительных приборов и релейной защиты и применяются в сетях переменного тока напряжением 500 и 750 кВ, частотой 50 Гц с большим током замыкания на землю.
Нормальная работа трансформаторов обеспечивается на высоте не более 500 м над уровнем моря, при температуре окружающего воздуха от +40 до -40 °С. Трансформаторы ТРН выпускаются с рымовидными обмотками с номинальным первичным током 1000 — 2000 А при номинальном вторичном токе, равным 1 А.

Рис. 4. Трансформатор тока ТРН-500
Опорные маслонаполненные двухступенчатые каскадные ТТ (рис. 4) выполнены с рымовидными обмотками. Внутренняя бумажно-масляная изоляция с проводящими выравнивающими потенциал прокладками нанесена на вторичные обмотки с сердечниками равномерно. Роль внешней изоляции ступени выполняет опорная фарфоровая покрышка.
Каждая ступень трансформатора конструктивно представляет собой самостоятельный элемент.
Верхняя ступень устанавливается на верхнем корпусе нижней ступени и соединена с ней механически и электрически. Нижняя ступень смонтирована на сварном основании. Обе ступени связаны с основанием растяжками из изоляторов типа СП-110. Обе ступени заполнены трансформаторным маслом. Герметизация внутренней полости каждой ступени позволяет защищать масло от увлажнения и окисления, причем изменение его объема при температурных перепадах осуществляется за счет использования металлических сильфонов — компенсаторов.
На наружной части верхнего корпуса смонтирован переключатель, посредством которого две одинаковые секции первичной обмотки верхней ступени соединяются последовательно или параллельно, что обеспечивает два значения коэффициента трансформации, находящихся в отношении 1:2.
Блок вторичной обмотки верхней ступени и покрышка установлены на сварном металлическом цоколе, в котором размещены выводы обмотки и патрубок для отбора проб масла.
Блок вторичных обмоток нижней ступени и покрышка установлены на сварном металлическом цоколе, в котором размещены выводы всех четырех обмоток, зажим потенциальной обкладки, патрубок для отбора проб масла и гнездо для крепления кабельной муфты.
В верхнем корпусе верхней ступени установлена защитная арматура для предотвращения коронирования при рабочем напряжении.
Масса трансформатора тока типа ТРН-500 — 7 т, ТРН-750 — 9 т.

5. Трансформатор напряжения типа НДЕ-750 предназначен для питания измерительных приборов и защитных устройств в электрических системах переменного тока частотой 50 Гц, напряжением 750 кВ с заземленной нейтралью (рис. 5).
Емкостный делитель трансформаторного напряжения включает в себя четыре конденсатора связи ДМРИ-188-3-0,012У1 и конденсатор отбора мощности ДМРИ-15-0.105У1.
Электромагнитное устройство состоит из реактора, однофазного трехобмоточного понижающего трансформатора и демпфера, размещенных в общем баке с масляным наполнением.

Рис. 5. Трансформатор напряжения НДЕ-750

Основные узлы высокочастотного заградителя — катушка индуктивности, разрядник, конденсатор и резистор — компонуются в фарфоровой покрышке, установленной на двух опорных изоляторах.
Кроме перечисленных устройств, в состав трансформатора НДЕ-750 входят вентильный разрядник РВС-20 и однополюсный разъединитель РНДЭ-35 с ручным приводом.

6. Трансформаторы тока для элегазовых КРУ. Трансформаторы тока, применяемые в КРУЭ, выполняются в виде отдельных блоков, которые соединяются с другими блоками КРУЭ. На рис. 6 изображен блок ТТ для отечественного КРУЭ на 110 кВ.
Первичной обмоткой является медный стержень 3, закрепленный в фасонной шайбе 2 из специального эпоксидного материала. Фасонная шайба крепится посредством прижимного кольца к алюминиевому корпусу 1.. Два магнитопровода 5 с намотанными на них вторичными обмотками с помощью латунных упорных шайб 12, цилиндра 10, стеклотекстолитового кольца 8 и упорных винтов 9 закреплены внутри корпуса 1. Между обоими магнитопроводами находится стеклотекстолитовое кольцо 11 с вырезом для выводов вторичных об моток. Выводные концы вторичных обмоток присоединены к проходному изолятору 6. От проходного изолятора сделаны выводы на клеммы 4, которые закрыты кожухом 7. Вторичные обмотки ТТ секционированы и имеют выводы на 600, 800 и 1200 А. Номинальный вторичный ток 1 А. Класс точности 0,5. При сборке КРУЭ концы первичной обмотки 3 входят в розеточные контакты соседних блоков КРУЭ (на рисунке эти контакты не показаны), а фланцы корпуса 1 соединяются с корпусами соседних блоков. По окончании сборки КРУЭ его внутреннее пространство заполняется элегазом. Элегаз является изолирующей средой между первичной и вторичными обмотками.

Рис. 6. Трансформатор тока для элегазового КРУ на 110 кВ

Измерительные трансформаторы тока: назначение, устройство, схемы

Мощные электротехнические установки могут работать с напряжением несколько сот киловольт, при этом величина тока в них может достигать более десятка килоампер. Естественно, что для измерения величин такого порядка не представляется возможным использовать обычные приборы. Даже если бы таковые удалось создать, они получились бы довольно громоздкими и дорогими.

Помимо этого, при непосредственном подключении к высоковольтной сети переменного тока повышается риск поражения электротоком при обслуживании приборов. Избавиться от перечисленных проблем позволило применение измерительных трансформаторов тока (далее ИТТ), благодаря которым удалось расширить возможности измерительных устройств и обеспечить гальваническую развязку.

Назначение и устройство ИТТ

Функции данного типа трансформаторов заключаются в снижении первичного тока до приемлемого уровня, что делает возможным подключение унифицированных измерительных устройств (например, амперметров или электронных электросчетчиков), защитных систем и т. д. Помимо этого, трансформатор тока обеспечивают гальваническую развязку между высоким и низким напряжением, обеспечивая тем самым безопасность обслуживающего персонала. Это краткое описание позволяет понять, зачем нужны данные устройства. Упрощенная конструкция ИТТ представлена ниже.

Конструкция измерительного трансформатора тока

Обозначения:

1. Первичная обмотка с определенным количеством витков (W₁).
2. Замкнутый сердечник, для изготовления которого используется электротехническая сталь.
3. Вторичная обмотка (W₂ — число витков).

Как видно из рисунка, катушка 1 с выводами L1 и L2 подключена последовательно в цепь, где производится измерение тока I₁. К катушке 2 подключается приборы, позволяющие установить значение тока I₂, релейная защита, система автоматики и т.д.

Основная область применения ТТ — учет расхода электроэнергии и организация систем защиты для различных электроустановок.

В измерительном трансформаторе тока обязательно наличие изоляции как между катушками, витками провода в них и магнитопроводом. Помимо этого по нормам ПУЭ и требованиям техники безопасности, необходимо заземлять вторичные цепи, что обеспечивает защиту в случае КЗ между катушками.

Получить более подробную информацию о принципе действия ТТ и их классификации, можно на нашем сайте.

Перечень основных параметров

Технические характеристики трансформатора тока описываются следующими параметрами:

• Номинальным напряжением, как правило, в паспорте к прибору оно указано в киловольтах. Эта величина может быть от 0,66 до 1150 кВ. получит полную информацию о шкале напряжений можно в справочной литературе.
• Номинальным током первичной катушки (I₁), также указывается в паспорте. В зависимости от исполнения, данный параметр может быть в диапазоне от 1,0 до 40000,0 А.
• Током на вторичной катушке (I₂), его значение может быть 1,0 А (для ИТТ с I₁ не более 4000,0 А) или 5,0 А. Под заказ могут изготавливаться устройства с I₂ равным 2,0 А или 2,50 А.
• Коэффициентом трансформации (КТ), он показывает отношение тока между первичной и вторичной катушками, что можно представить в виде формулы: КТ = I1/I2. Коэффициент, определяемый по данной формуле, принято называть действительным. Но для расчетов еще используется номинальный КТ, в этом случае формула будет иметь вид: I_НОМ1/I_НОМ2, то есть в данном случае оперируем не действительными, а номинальными значениями тока на первой и второй катушке.

Ниже, в качестве примера, приведена паспортная таблица модели ТТ-В.

Перечень основных параметров измерительного трансформатора тока ТТ-В

Виды конструкций измерительных трансформаторов

В зависимости от исполнения, данные устройства делятся на следующие виды:

1. Катушечные, пример такого ТТ представлен ниже. Катушечный ИТТ

Обозначения:

• A – Клеммная колодка вторичной обмотки.
• В – Защитный корпус.
• С – Контакты первичной обмотки.
• D – Обмотка (петлевая или восьмерочная) .

2. Стержневые, их также называют одновитковыми. В зависимости от исполнения они могут быть:

• Встроенными, они устанавливаются на изоляторы вводы силовых трансформаторов, как показано на рисунке 4. Рисунок 4. Пример установки встроенного ТТ

Обозначения:

• А – встроенный ТТ.
• В – изолятор силового ввода трансформатора подстанции.
• С – место установки ТТ (представлен в разрезе) на изоляторе. То есть, в данном случае высоковольтный ввод играет роль первичной обмотки.

3. Шинными, это наиболее распространенная конструкция. Ее принцип строения напоминает предыдущий тип, стой лишь разницей, что в данном исполнении в качестве первичной обмотки используется токопроводящая шина или жила, которая заводится в окно ИТТ. Шинные ТТ производства Schneider Electric

4. Разъемными. Особенность данной конструкции заключается в том, что магнитопровод ТТ может разделяться на две части, которые стягиваются между собой специальными шпильками.

Такой вариант конструкции существенно упрощает монтаж/демонтаж.

Расшифровка маркировки

Обозначение отечественных моделей интерпретируется следующим образом:

• Первая литера в названии модели указывает на вид трансформатора, в нашем случае это будет буква «Т», указывая на принадлежность к ТТ.
• Вторая литера указывает на особенность конструктивного исполнения, например, буква «Ш», говорит о том, что данное устройство шинное. Если указана литера «О», то это опорный ТТ.
• Третьей литерой шифруется исполнение изоляции.
• Цифрами указывается класс напряжения (в кВ).
• Литера, для обозначения климатического исполнения согласно ГОСТ 15150 69
• КТ, с указанием номинального тока первичной и вторичной обмотки.

Приведем пример расшифровки маркировки трансформатора тока.

Шильдик на ТТ с указанием его марки

Как видим, на рисунке изображена маркировка ТЛШ 10УЗ 5000/5А, это указывает на то, что перед нами трансформатор тока (первая литера Т) с литой изоляцией (Л) и шинной конструкцией (Ш). Данное устройство может использоваться в сети с напряжением до 10 кВ. Что касается исполнения, то литера «У», говорит о том, что аппарат создан для эксплуатации в умеренной климатической зоне. КТ 1000/5 А, указывает на величину номинального тока на первой и второй обмотке.

Схемы подключения

Обмотки трехфазных ТТ могут быть подключены «треугольником» или «звездой» (см. рис. 8). Первый вариант применяется в тех случаях, когда необходимо получить большую силу тока в цепи второй обмотки или требуется сдвинуть по фазе ток во вторичной катушке, относительно первичной. Второй способ подключения применяется, если необходимо отслеживать силу тока в каждой фазе.

Рисунок 8. Схема подключения трехобмоточного ТТ «звездой» и «треугольником»

При наличии изолированной нейтрали, может использоваться схема для измерения разности токов между двумя фазами (см. А на рис. 9) или подключение «неполной звездой» (B).

Рисунок 9. Схема подключения ТТ на разность двух фаз (А) и неполной звездой (В)

Когда необходимо запитать защиту от КЗ на землю, применяется схема, позволяющая суммировать токи всех фаз (см. А на рис 10.). Если к выходу такой цепи подключить реле тока, то оно не будет реагировать на КЗ между фазами, но обязательно сработает, если происходит пробой на землю.

Рис 10. Подключения: А – для суммы токов всех фаз, В и С — последовательное и параллельное включение двухобмоточных ТТ

В завершении приведем еще два примера соединения вторичных обмоток ТТ для снятия показаний с одной фазы:

Вторичные катушки включаются последовательно (В на рис. 10), благодаря этому возникает возможность измерения суммарной мощности.

Вторичные обмотки соединяются параллельно, что дает возможность понизить КТ, поскольку происходит суммирование тока в этих катушках, в то время как в линии этот показатель остается без изменений.

Выбор

При выборе трансформатора тока в первую очередь необходимо учитывать номинальное напряжение прибора было не ниже, чем в сети, где он будет установлен. Например, для трехфазной сети с напряжением 380 В можно использовать ТТ с классом напряжения 0,66 кВ, соответственно для установок более 1000 В, устанавливать такие устройства нельзя.

Помимо этого I_НОМ ТТ должен быть равен или превышать максимальный ток установки, где будет эксплуатироваться прибор.

Кратко изложим и другие правила, позволяющие не ошибиться с выбором ТТ:

• Сечение кабеля, которым будет подключаться ТТ к цепи вторичной нагрузки, не должно приводить к потерям сверх допустимой нормы (например, для класса точности 0,5 потери не должны превышать 0,25%).
• Для систем коммерческого учета должны использоваться устройства с высоким классом точности и низким порогом погрешности.
• Допускается установка токовых трансформаторов с завышенным КТ, при условии, что при максимальной нагрузке ток будет до 40% от номинального.

Посмотреть нормы и правила, по которым рассчитываются измерительные трансформаторы тока (в том числе и высоковольтные) можно в ПУЭ ( п. 1.5.1.). Пример расчета показан на картинке ниже.

Пример расчета трансформатора тока

Что касается выбора производителя, то мы рекомендуем использовать брендовую продукцию, достоинства которой подтверждены временем, например ABB, Schneider Electric b и т.д. В этом случае можно быть уверенным, что указанные в паспорте технические данные, а методика испытаний соответствовала нормам.

Обслуживание

Необходимо обратить внимание, что при соблюдении режима и условий эксплуатации, правильно подобранных номиналах и регулярном обслуживании ТТ будет служить 30 лет и более. Для этого необходимо:

• Обращать внимание на различные виды неисправностей, заметим, что большинство из них можно обнаружить при визуальном осмотре.
• Производить контроль нагрузки в первичных цепях и не допускать перегрузку выше установленной нормы.
• Необходимо отслеживать состояние контактов первичной цепи (если таковые имеются), на них должны отсутствовать внешние признаки повреждений.
• Не менее важен контроль состояния внешней изоляции, почти в половине случаев ее стойкость нарушается из-за скопления грязи или влаги, которые закорачивают контакты на землю.
• У масляных ТТ осуществляют проверку уровня масла, его чистоту, наличие подтеков и т.д. Обслуживание таких установок практически не сильно отличается от других силовых установок, например, емкостных трансформаторов НДЕ, разница заключается в небольших технических деталях.
• Поверка ТТ должна проводиться согласно действующих нормативов (ГОСТ 8.217 2003).
• При обнаружении неисправности производится замена прибора. Поврежденный ТТ отправляют в ремонт, который производится специализированными службами.

Использованная литература

• В.В. Афанасьев «Трансформаторы тока»  1989
• И С. Таев  «Основы теории электрических аппаратов»  1987
• Вавин В. Н. «Трансформаторы тока» 1966
• Кацман М. М. «Электрические машины и трансформаторы»  1971

Трансформатор тока — устройство, принцип работы и виды

Трансформатор тока представляет собой измерительное устройство, первичная обмотка (высокая сторона) которого подключается к источнику переменного электрического тока, а его вторичная обмотка (низкая сторона) подключается к приборам измерения или к приборам защиты с малым сопротивлением.

Если точнее, то первичная обмотка любого трансформатора тока включается только последовательно в силовую электрическую цепь, по которой протекает электрическая нагрузка. К вторичной обмотке или нескольким вторичным обмоткам подключаются защитные приборы, измерительные приборы и приборы учёта электроэнергии.

Принцип действия трансформатора тока

Работа обычного трансформатора тока базируется на физическом явлении электромагнитной индукции. Это значит, что при подаче напряжения на первичную обмотку, в её витках будет проходить переменный ток, образующий впоследствии появление переменного магнитного потока. Появившийся магнитный поток проходит по сердечнику и пронизывает витки всех обмоток трансформатора, таким образом, индуцируя в них электродвижущие силы (э.д.с.). В случае закорачивания вторичной обмотки или же при включении нагрузки в её цепь, под воздействием э. д.с. в витках обмотки начнёт протекать вторичный ток.

Назначение трансформаторов

Общее назначение трансформаторов тока – преобразование (снижение) большой величины переменного тока до таких значений, которые будут удобны и безопасны для измерения.

Трансформаторы тока позволяют безопасно измерять большие электрические нагрузки в сетях переменного тока. Это становится возможным благодаря изолированию первичной обмотки и вторичной обмотки друг от друга.

При изготовлении к трансформаторам тока предъявляются строгие требования по качеству изоляции и по точности измерений электрических нагрузок.

Конструкция трансформатора тока

Трансформатор тока – это устройство, основой которого является сердечник, шихтованный из особой трансформаторной стали. На сердечник (магнитопровод) наматываются витки одной, двух или даже нескольких вторичных обмоток, электрически изолированных друг от друга, а также и от сердечника.

Что касается первичной обмотки, то она может представлять собой катушку, также намотанную на сердечник измерительного трансформатора. Однако чаще всего первичная обмотка представляет собой алюминиевую или медную шину (пластину). Не менее часто в трансформаторе тока вообще отсутствует первичная обмотка как таковая. В этом случае функцию первичной обмотки выполняет силовой проводник, проходящий через кольцо трансформатора тока. Это может быть отдельная жила электрического кабеля.

Вся конструкция трансформатора тока помещается в корпус для защиты от механических повреждений. 

Коэффициент трансформации

Основной технической характеристикой каждого трансформатора тока является номинальный коэффициент трансформации. Его значение указывается на специальной табличке (шильдике) в виде отношения номинального значения первичного тока к номинальному значению вторичного тока.

Например, указанное значение 400/5 означает, что при первичной нагрузке в 400А, во вторичной цепи должен протекать ток в 5А и, следовательно, коэффициент трансформации будет равен 80. Если на шильдике указано значение 50/1, то коэффициент трансформации будет равен 50.

Практически у каждого трансформатора тока есть определённая погрешность. В зависимости от её величины каждому трансформатору тока присваивается свой класс точности.  

Классификация трансформаторов

Существует несколько признаков, по которым трансформаторы тока делятся.

По своему назначению они бывают измерительными, защитными, а также промежуточными и лабораторными.

• Измерительные выполняют функцию измерения. К ним подключаются приборы, такие как амперметр или приборы учёта (счётчики электрической энергии).
• Защитные трансформаторы тока выполняют функцию электрической защиты совместно с устройствами защиты, поэтому к ним подключаются устройства, такие как реле тока или современные цифровые устройства высоковольтной защиты.
• Промежуточные трансформаторы тока применяют в токовых цепях релейной защиты.
• Лабораторные устройства обладают очень высокой степенью точности измерений. Также у них может быть несколько разных коэффициентов трансформации.

По виду установки трансформаторы тока бывают наружными и внутренними, а также встроенными внутрь электрооборудования (внутри высоковольтных выключателей, внутри питающих силовых трансформаторов и т.д.). Кроме того трансформаторы тока бывают накладными и переносными. Переносные трансформаторы используют для измерений токовой нагрузки в лабораторных условиях.

По исполнению первичной обмотки бывают одновитковые, многовитковые и шинные трансформаторы тока. По количеству ступеней трансформации – одно- и двухступенчатые.

По напряжению трансформаторы тока делятся на две группы – устройства с напряжением до 1000В и устройства с напряжением выше 1000В.

Кроме обычных измерительных трансформаторов тока, существуют и специальные, такие как трансформаторы тока нулевой последовательности.

Трансформатор тока, их применение и правильное подключение Статьи

« Назад

Трансформатор тока, их применение и правильное подключение  18. 06.2014 01:56

Назначение и применение

Трансформаторы – электротехнические устройства, широко применяемые как в производственной, так и в бытовой сфере. При этом различают категории  трансформаторов напряжения и трансформаторов тока.

Установка трансформатора тока осуществляется с целью преобразования значений переменного тока с высоких на первичной обмотке до малых на вторичной, что обеспечивает удобство и безопасность эксплуатации. Их используют при подключении приборов учета расхода электроэнергии (электросчетчиков) и других электроизмерительных приборов, а также устройств, обеспечивающих релейную защиту различных систем электроэнергетики.

Устройство и правильное подключение

Важнейшими конструкционными элементами трансформатора являются первичная и вторичная обмотки, а также магнитопровод, заключенные в единый корпус. При этом первичная обмотка выполняется обычно в один виток (обмотка более точных устройств имеет два витка), или представляет собой проходящую сквозь специальное окно силовую шину (трансформатор шинного исполнения).

Первичная обмотка подключается к источнику тока, вторичная –  непосредственно к измерительным приборам и другим потребителям, характеризуемым малым значениям внутреннего сопротивления.

С целью предотвратить неверное подключение и, как следствие, последующую неисправность трансформатора тока либо подключаемых устройств, выводы трансформаторов маркируются буквенными и цифровыми обозначениями, как это показано на нижеприведенной схеме. Начало и конец первичной обмотки обозначают как Л1 и Л2 (линия), а начало и конец вторичной обмотки — как И1 и И2 (измерение). Обмотку напряжения необходимо подключать к проводам «фаза» и «ноль». С этой целью между выводами Л1 и И1 устанавливают специальную перемычку, а нулевой провод подсоединяют к третьему зажиму.

Трансформатора тока (общая схема)

В высоковольтных трансформаторах тока напряжением 6-10 кВ и более устанавливается несколько групп вторичных обмоток, к одной из которых подключают устройство защиты, а к прочим, более точным, – приборы учета или измерения.

 

Вторичные обмотки трансформаторов тока при установке в три фазы соединяют по методу «Звезды» (рис.1), при двухфазной установке – по схеме «Неполной звезды» (рис.2).

Чаще всего используются трансформаторы с номинальными значениями первичного  тока от 50 до 2000 А. Показатель вторичного тока в большинстве случаев составляет 5А.

Меры профилактики

Правильное подключение трансформатора тока – залог нормальной работы оборудования.

Электромонтаж цепей тока и напряжения должен производиться сообразно Правилам Устройства Электроустановок. Согласно нормативным документам, сечение медного провода в токовых цепях должно быть не менее 2,5 кв. мм, в цепях напряжения — не менее 1,5 кв.мм.

Вторичные цепи трансформаторов тока должны в обязательном порядке быть заземлены.  Это обеспечивает как сохранность самих приборов, так и безопасность людей.

 

Особенности эксплуатации

 

Каждый из трансформаторов тока должен обязательно подвергаться периодическим поверкам госповерителя и иметь на корпусе пломбу с соответствующим клеймом, а также отметку в техническом паспорте. Необходимо помнить об этом при установке нового трансформатора, следя за тем, чтобы на момент монтажа дата последующей госповерки не была просрочена. Поверка должна производиться регулярно, с интервалом в четыре-пять лет, в зависимости от марки трансформатора и его типа.

Принадлежность трансформатора к определенному классу предопределяет применение методики и установочного инструментария. Вместе с тем первичная установка или замена трансформатора тока регламентированы обязательными условиями работ, которые предусматривают соблюдение той или иной схемы подключения. Такие схемы могут различаться в зависимости от  требований организации, на которую производителем и поставщиком возложены вопросы компетенции в сфере генерации и доставки электроэнергии потребителям. В частности, ряд определенных различий имеют схемы подключения от Ленэнерго и Сбытовой компании.

Ленэнерго

Петербургская сбытовая компания

Самый простой и одновременно наиболее надежный вариант установки трансформатора в бытовых условиях — вызов электрика на дом. Это позволит, не нарушая нормативные требования, квалифицированно и в точном соответствии со всеми предписаниями выполнить весь комплекс монтажных и электротехнических работ.

Компания ЭлектроТехников предлагает Вам любые электромонтажные работы начиная с установки осветительных систем и заканчивая работами по автоматизации технических процессов:

 

Услуги электрика ( вызов электрика на дом )

Замена эл. счетчика

Ремонт проводки ( замена проводки )

Монтаж освещения

Установка эл. щита ( установка распределительного щита )

Установка розеток ( перенос розеток )

Проводка в квартирах ( проводка в коттеджах )

Слаботочные системы 

Монтаж теплого пола

Проектирование электроснабжения

Лабораторные испытания электроустановок

Электролаборатория 

Договор электроснабжения «под ключ»

 

 

Обслуживание

 

и другие услуги наш телефон: 333-43-16

 

 

принцип работы для измерения параметров электросетей

Трансформаторы тока (далее по тексту – ТТ) относятся к категории устройств, преобразующих параметры электромагнитных систем при помощи индуктивно связанных обмоток магнитопроводов. Принцип действия трансформатора тока, основанный на законе электромагнитной индукции, используется в ТТ при передаче и распределении электрической энергии, в развязках электрических цепей, при измерении параметров высоковольтных сетей и токов большой мощности. На рис. ниже показан трансформатор тока модели ТЛМ-10, используемый в системах управления и измерений электрических цепей с номинальным напряжением 10 кВ.

Трансформатор тока модели ТЛМ-10

Индуктивные связи в ТТ

Принцип работы трансформатора тока представляет собой техническую реализацию закона электромагнитной индукции Фарадея, согласно которому в замкнутом токопроводящем контуре при изменении магнитного потока возникает электродвижущая сила, называемая в современной электродинамике индуцированной ЭДС. Простейшим объяснением для «чайников», слабо представляющих, из чего состоит трансформатор, не знающих его устройство или что такое индуцированная ЭДС, и как она может влиять на работу сложнейших трансформаторных систем, послужит схема индуктивных связей трансформатора, приведенная ниже.

Дополнительная информация. Индуктивными связями называют связи между электрическими цепями посредством магнитных полей.

Схема индуктивных связей трансформатора

На схеме показаны три основных элемента трансформатора:

• поз. 1 – магнитопровод, служащий для размещения токопроводящих контуров-обмоток;
• поз. 2 – первичный контур, называемый первичной обмоткой, к которому подводят электроэнергию переменного тока;
• поз. 3 – вторичный контур, называемый вторичной обмоткой. К нему подключается приемник электроэнергии.

При подаче на первичный контур переменного тока напряжением u1  через первичную обмотку начинает проходить переменный ток I1 , создающий магнитный поток Ф, изменяющийся по такой же синусоидальной гармонике. При этом в обмотке первичного контура индуцируется переменная ЭДС (электродвижущая сила) e1 . Контуры трансформатора находятся в индуктивной связи, поскольку через их обмотки проходит единый поток Ф. Соответственно, изменения магнитного поля в первичном контуре будут изменять магнитный поток, а он, в свою очередь, будет индуцировать во вторичном контуре электродвижущую силу e2 , изменяющуюся в той же гармонике. Под воздействием e2  во вторичном контуре возникает переменный ток I2. При замыкании вторичной обмотки на нагрузку ZН  создается вторичная цепь, которая может служить для применения в приемниках энергии, в выпрямителях, усилителях и других приборах с развязанными электрическими цепями.

По своей сути трансформатор является передатчиком энергии между проводящими контурами, преобразуя их электромагнитные характеристики (лат. transformare означает преобразовывать) в силу тока I , сопротивление R  и напряжение U. В соответствии со сложившейся терминологией проволочные или ленточные изолированные проводящие обмотки, намотанные на магнитопровод из ферромагнитных сталей, называют катушками, а сам магнитопровод – сердечником катушки.

Это важно! Передачу энергии путем создания ЭДС в контурах и трансформацию ее характеристик возможно осуществлять лишь для переменного тока. Постоянный ток также формирует магнитное поле, однако оно является постоянным и неизменяемым, тогда как ЭДС в обмотках катушек трансформатора образуется только при изменении окружающего магнитного поля.

На рис. ниже показана конструкция традиционного трансформатора, состоящего из двух катушек и сердечника, собранного из стальных пластин.

Конструкция традиционного трансформатора

Особенности трансформации энергии для ТТ

Для чего нужен трансформатор, в чем состоит его практическое предназначение? Зачем трансформаторные приборы присутствуют во всех электрических системах? На все вопросы ответ один – в практике эксплуатации электрических сетей трансформаторы выполняют важнейшую функцию изменения величины тока или напряжения, поданного от генератора переменного тока, для дальнейшего использования в промышленном электрооборудовании и бытовой технике. Данное преобразование называют масштабированием, поскольку сами трансформаторные приборы энергию не создают и не преобразовывают, а всего лишь увеличивают или уменьшают показатели системы переменного тока. Для количественной оценки изменения преобразованного параметра сети – тока или напряжения, введено понятие коэффициента трансформации K, показывающего, во сколько раз отличаются значения этого параметра на входе и выходе. Для напряжения коэффициент трансформации определяется по соотношению KU = U2 /U1, для тока – по формуле:

KI =I2 / I1 .

Если величины напряжения или тока на выходе превышают единицу (K>1), трансформатор называется повышающим. При К<1 трансформатор – понижающего типа. Для идеального трансформатора напряжения с неизменяющейся индуктивной связью между первичным и вторичным контурами коэффициент трансформации согласуется с количеством витков W обмоточного провода на катушках по прямой пропорциональной зависимости:

KU = W2 / W1  = U2 /U1

В этой формуле W2 и W1 указывают количество витков на катушках.

Если рассматривать трансформаторы тока, назначение и принцип действия этих приборов, то для них соблюдается пропорциональность первичного и вторичного тока:

I1 =I2 / KI   или   I2 = I1 * KI.

Функциональное назначение трансформаторов тока заключается в снижении вторичного тока до величины, гарантирующей безаварийную эксплуатацию электрооборудования и безопасность персонала, то есть канонический коэффициент трансформации по току всегда меньше единицы. Для расчета ТТ удобнее пользоваться номинальным коэффициентом трансформации, определяемым как отношение значения номинального I1 к номинальному I2 . В этом случае К больше единицы.

Величину номинального вторичного тока I2н указывают в паспорте каждого конкретного ТТ в качестве одного из параметров изделия. Значение I2н  составляет 1А или 5А. Для номинального первичного тока I1н  установлен стандартный числовой ряд значений от 1А до 40 000А.

Номинальный коэффициент трансформации ТТ определяют как отношение I1н  к I2н  и обозначают путем указания обоих параметров, например:

• 150/5;
• 1000/5 или
• 600/1.

На рис. ниже показан ТТ типа Т-0,66 с коэффициентом трансформации 75/5 А.

ТТ типа Т-0,66

Особенности конструкции ТТ

Трансформаторы напряжения, по аналогии с ТТ, выполняют функцию изменения другого параметра электрической сети – напряжения. Однако, при сопоставлении, чем отличается трансформатор тока от трансформатора напряжения (далее – ТН), становится очевидным различное предназначение трансформаторов тока и напряжения:

1. ТТ уменьшают величину тока до показателей, допускающих безопасное подключение измерительной аппаратуры или систем релейной защиты;
2. Трансформаторы напряжения изменяют напряжение с целью подгонки определенной электрической системы под нужные стандарты. Изменяя параметры напряжения, установленные для универсальной электрической сети (например, трехфазные 220 и 380 В), с помощью ТН можно подключать любое промышленной оборудование и бытовую технику.

ТТ имеет существенное отличие от устройства ТН, поскольку заложенный в трансформатор тока принцип работы вносит свои особенности в конструкцию основных элементов ТТ и прибора в целом. К числу основных особенностей ТТ относят:

• выполнение первичной обмотки просто в виде одиночной толстой шины с целью минимизации количества витков;
• намотка провода вторичной обмотки на сердечник большой площади сечения;
• ток во вторичном контуре ТТ равен 5А и реже 1А.

Измерительные ТТ и ТН

Трансформаторные устройства, регулируя величины напряжения и тока, обеспечивают стабильность энергетической системы. Кроме подачи электропитания требуемых параметров на приборы и оборудование, трансформаторы «помогают» проводить измерения параметров сети с большими значениями напряжения и тока для определения с высокой точностью их номинальных показателей. Назначение измерительных трансформаторов состоит в следующем:

• отделение цепи измерительных устройств (амперметров, вольтметров, электросчетчиков и других приборов) или систем релейной защиты от сети с высоким напряжением или током;
• преобразование высоковольтного напряжения или мощного тока до величин, удобных для измерений стандартными приборами;
• получение максимально точного правильного результата измерений.

Измерительные трансформаторы тока и напряжения считаются вспомогательными приборами и используются совместно со средствами измерения и реле в сетях переменного тока. Если невозможно напрямую подключиться измерительными приборами в высоковольтную сеть, то здесь будет нужен трансформатор тока. Средства измерения подключаются к его вторичной обмотке и получают все необходимые данные по замеряемому параметру.

На рис. ниже показан измерительный трансформатор тока модели ТПЛ-СЭЩ 10 кВ номинальным напряжением 10 кВ, который предназначен для работы с номинальным первичным током  в диапазоне от 10 до 2000 А при номинальном вторичном токе в 5 А.

Измерительный трансформатор тока ТПЛ-СЭЩ 10 кВ

Область применения ТТ

Весь перечень прикладных задач, указывающий, для чего нужны трансформаторы тока, можно свести к двум основным направлениям:

1. Измерение параметров сети с помощью доступных дешевых измерительных приборов, рассчитанных на малый ток (до 5 А) и низковольтное напряжение. Тем самым обеспечивается безопасное обслуживание измерительной аппаратуры;
2. Контроль параметров электротока по всей цепи, в которой установлены ТТ. При достижении током предельного (аварийного) значения срабатывает аппаратура защиты, отключающая эксплуатируемое оборудование.

Это важно! Установка трансформаторов тока в контролируемых цепях позволяет концентрировать измерительную аппаратуру на специальных щитах или в составе пультов управления. Правильно выполненный монтаж трансформаторов тока дает возможность размещения измерительных приборов на безопасном удалении от коммутаций цепи и дистанционно управлять работой электрооборудования в автоматическом режиме.

Классы точности ТТ

Для ТТ определены пять классов точности, характеризующих в процентах допустимую погрешность по току при его номинальных значениях:

• класс точности 0,2 ограничивает погрешность ТТ в пределах 0,2% и применим для трансформаторных устройств, используемых в лабораторных измерениях;
• класс точности 0,5 допустим для ТТ, обслуживающих аппаратуру точной защиты и оборудование высокоточной наладки;
• класс 1 – для цепей промышленного оборудования с подключением вольтметров, амперметров и устройств релейной защиты;
• классы 3 и 10 – промышленные установки, релейные защиты.

Использование ТТ для локальных измерений в энергетических системах и в комплексе с современными системами измерений и контроля позволяет значительно повышать ресурс безаварийной эксплуатации промышленного электрооборудования и сложнейшей бытовой техники. Внедрение ТТ в автоматизированные системы управления электросетями позитивно влияет на снижение потерь электроэнергии в периоды ежедневных пиковых нагрузок и ставит барьеры для прямых хищений электрической энергии.

На рис. ниже показано подключение счетчика электроэнергии через трансформатор тока.

Подключение счетчика электроэнергии через трансформатор тока

Видео

Оцените статью:

Каковы функции трансформатора тока?

Обновлено 14 декабря 2020 г.

Пол Дорман

Трансформатор тока (CT) — это трансформатор, который измеряет ток другой цепи. Он подключен к амперметру (A на схеме) в своей собственной цепи для выполнения этого измерения. Непосредственное измерение высоковольтного тока потребует включения измерительных приборов в измеряемую цепь — ненужная трудность, которая приведет к потере самого тока, который должен быть измерен.Кроме того, тепло, выделяемое в измерительном оборудовании из-за высокого тока, может давать ложные показания. Косвенное измерение тока с помощью трансформатора тока гораздо практичнее.

Взаимосвязь трансформаторов напряжения и тока

Функцию трансформатора тока (CT) можно лучше понять, сравнив его с более широко известным трансформатором напряжения (VT). Вспомните, что в трансформаторе напряжения переменный ток в одной цепи создает переменное магнитное поле в катушке в цепи.Катушка намотана вокруг железного сердечника, который передает почти неизменное магнитное поле на другую катушку в другой цепи, в которой нет источника питания.

Напротив, отличие ТТ в том, что схема с питанием фактически имеет один контур. Цепь с питанием проходит через железный сердечник только один раз. Таким образом, трансформатор тока является повышающим трансформатором.

Формулы ТТ и ТН

Напомним также, что ток и количество витков в катушках в ТН могут быть связаны как:

i_1N_1 = i_2N_2

Это потому, что для катушки (соленоида):

B = \ mu Ni

, где mu означает постоянную магнитной проницаемости.Небольшая интенсивность B теряется от одной катушки к другой с хорошим железным сердечником, поэтому уравнения B для двух катушек фактически равны, что дает нам первое соотношение.

Однако N ₁ = 1 для первичной обмотки в случае трансформатора тока. Является ли одиночная линия электропередачи эквивалентом одной петли? Сводится ли последнее уравнение к i ₁ = i ₂ N ₂ ? Нет, потому что это было основано на уравнениях соленоида. Для N ₁ = 1 более подходящей является следующая формула:

B = \ frac {\ mu i} {2 \ pi r}

, где r — расстояние от центра провода до точки, где B измеряется или измеряется (железный сердечник в корпусе трансформатора).Итак:

\ frac {i} {2 \ pi r} = i_2N_2

i ₁ , следовательно, просто пропорционально измеренному амперметром значению i ₂ , сокращая измерение тока до простого преобразования.

Использует общий трансформатор

Одной из основных функций трансформатора тока является определение тока в цепи. Это особенно полезно для мониторинга высоковольтных линий по всей электросети. Другое повсеместное использование трансформаторов тока — это бытовые электросчетчики.ТТ соединен с измерителем, чтобы измерить, какое потребление электроэнергии заряжает покупатель.

Безопасность электрических инструментов

Другой функцией трансформаторов тока является защита чувствительного измерительного оборудования. Увеличивая количество (вторичных) обмоток, N2, можно сделать ток в ТТ намного меньше, чем ток в измеряемой первичной цепи. Другими словами, когда N ₂ повышается, i ₂ понижается.

Это важно, потому что сильный ток выделяет тепло, которое может повредить чувствительное измерительное оборудование, такое как резистор в амперметре.Уменьшение i2 защищает амперметр. Это также предотвращает снижение точности измерения из-за тепла.

Защитные силовые реле

ТТ, обычно устанавливаемые в специальный корпус, называемый шкафом ТТ, также защищают основные линии электросети. Реле максимального тока — это тип защитного реле (переключателя), которое отключает автоматический выключатель, если ток высокого напряжения превышает определенное заданное значение. Реле максимального тока используют трансформатор тока для измерения тока, поскольку ток высоковольтной линии нельзя измерить напрямую.

Понимание соотношения, полярности и класса

Когда переменный ток проходит через электрический проводник, такой как кабель или шина, он создает магнитное поле, перпендикулярное течению тока. Фото: Викимедиа.

Основная функция трансформатора тока — обеспечивать управляемый уровень напряжения и тока, пропорциональный току, протекающему через его первичную обмотку, для работы измерительных или защитных устройств.

В своей основной форме трансформатор тока состоит из многослойного стального сердечника, вторичной обмотки вокруг сердечника и изоляционного материала, окружающего обмотки.

Когда переменный ток проходит через электрический проводник, такой как кабель или шина, он создает магнитное поле, перпендикулярное течению тока.

Если этот ток проходит через первичную обмотку трансформатора тока, внутренний железный сердечник намагничивается, что вызывает напряжение во вторичных обмотках. Если вторичная цепь замкнута, через вторичную обмотку будет протекать ток, пропорциональный коэффициенту трансформатора тока.

ТТ разомкнутой цепи

ОПАСНО: Трансформаторы тока должны оставаться закороченными до тех пор, пока не будут подключены к вторичной цепи.ТТ обычно подключаются к клеммной колодке, где можно установить закорачивающие винты, чтобы связать изолированные точки вместе.

Важно, чтобы к трансформатору тока всегда была подключена нагрузка или нагрузка, когда он не используется, в противном случае на клеммах вторичной обмотки может возникнуть опасно высокое вторичное напряжение.

---

Типы трансформаторов тока

Существует четыре типичных типа трансформаторов тока: оконный, проходной, стержневой и обмотанный . Первичная обмотка может состоять просто из первичного проводника тока, проходящего один раз через отверстие в сердечнике трансформатора тока (оконного или стержневого типа), или она может состоять из двух или более витков, намотанных на сердечник вместе с вторичной обмоткой (намотанной тип).

Оконные и линейные трансформаторы тока — это наиболее распространенные трансформаторы тока, встречающиеся в полевых условиях. Фото: ABB

1. Окно CT

Оконные трансформаторы тока изготавливаются без первичной обмотки и могут иметь конструкцию со сплошным или разъемным сердечником. Эти трансформаторы тока устанавливаются вокруг проводника и являются наиболее распространенным типом трансформаторов тока в полевых условиях.

При установке оконных трансформаторов тока со сплошной сердцевиной необходимо отключить первичный провод. Трансформаторные трансформаторы тока с оконным разделением сердечника могут быть установлены без предварительного отключения первичного проводника и обычно используются в приложениях для мониторинга и измерения мощности.

ТТ нулевой последовательности — это тип оконного ТТ, который обычно используется для обнаружения замыкания на землю в цепи путем суммирования тока по всем проводникам одновременно. В нормальном режиме работы эти токи будут векторно равны нулю.

Оконный трансформатор тока нулевой последовательности

Когда происходит замыкание на землю, поскольку часть тока идет на землю и не возвращается на другие фазы или нейтраль, трансформатор тока обнаружит этот дисбаланс и отправит сигнал вторичного тока на реле.ТТ нулевой последовательности устраняют необходимость в использовании ТТ с несколькими окнами, выходы которых суммируются, за счет использования одного ТТ, окружающего все проводники.

2. Стержневой CT

Трансформаторы тока типа

работают по тому же принципу, что и оконные трансформаторы тока, но имеют постоянную шину, установленную в качестве первичного проводника. Доступны типы стержней с более высоким уровнем изоляции и обычно привинчиваются непосредственно к текущему устройству ухода.

Трансформатор тока стержневого типа

3.Втулка CT

Трансформаторы тока проходного изоляционного типа

в основном представляют собой оконные трансформаторы тока, специально разработанные для установки вокруг высоковольтного ввода. Обычно к этим трансформаторам тока нет прямого доступа, и их паспортные таблички находятся на шкафу управления трансформатором или выключателем.

SF6 вводные трансформаторы тока 110 кВ. Фото: Викимедиа

4. Рана CT

Трансформаторы тока с обмоткой имеют первичную обмотку и вторичную обмотку , как и обычный трансформатор. Эти трансформаторы тока встречаются редко и обычно используются при очень низких коэффициентах передачи и токах, как правило, во вторичных цепях трансформатора тока для компенсации малых токов, согласования различных соотношений трансформаторов тока в суммирующих приложениях или для изоляции различных цепей трансформатора тока.

Этот тип трансформаторов тока имеет очень высокую нагрузку , поэтому при использовании трансформаторов тока с обмоткой следует уделять особое внимание нагрузке на ТТ источника.

---

Класс напряжения ТТ

Класс напряжения ТТ определяет максимальное напряжение , с которым ТТ может контактировать напрямую. Например, оконный трансформатор тока 600 В не может быть установлен на оголенном проводе 2400 В или вокруг него, однако оконный трансформатор тока на 600 В может быть установлен вокруг кабеля 2400 В, если трансформатор тока установлен вокруг изолированной части кабеля и изоляция рассчитана правильно.

---

Коэффициент трансформации

Коэффициент трансформатора тока — это отношение первичного токового входа к вторичному выходному току при полной нагрузке. Например, трансформатор тока с соотношением 300: 5 рассчитан на 300 ампер первичной обмотки при полной нагрузке и будет производить 5 ампер вторичного тока , когда через первичную обмотку протекает 300 ампер.

Если первичный ток изменится, вторичный ток на выходе изменится соответствующим образом. Например, если через первичную обмотку номиналом 300 А протекает 150 А, вторичный ток будет равен 2.5 ампер.

Коэффициент передачи трансформатора тока эквивалентен коэффициенту напряжения трансформаторов напряжения. Фото: TestGuy.

В прошлом для измерения тока обычно использовались два основных значения вторичного тока. В Соединенных Штатах инженеры обычно используют выход на 5 ампер . В других странах принят выход 1-amp .

С появлением микропроцессорных счетчиков и реле в промышленности наблюдается замена вторичной обмотки на 5 или 1 ампер на вторичную обмотку мА .Обычно устройства с мА-выходом называются «датчиками тока », в отличие от трансформаторов тока.

Примечание. Коэффициенты ТТ выражают номинальный ток ТТ, а не просто отношение первичного тока к вторичному. Например, ТТ 100/5 не будет выполнять функцию ТТ 20/1 или 10 / 0,5.

---

CT Полярность

Полярность трансформатора тока определяется направлением, в котором катушки намотаны вокруг сердечника ТТ (по часовой стрелке или против часовой стрелки), и тем, каким образом вторичные выводы выводятся из корпуса трансформатора.

Все трансформаторы тока имеют вычитающую полярность и имеют следующие обозначения для правильной установки:

• h2 — Первичный ток, направление линии
• h3 — Первичный ток, направление нагрузки
• X1 — Вторичный ток (многоскоростные трансформаторы тока имеют дополнительные вторичные клеммы)

ТТ с разъемным сердечником, рассчитанный на 200 А. Обратите внимание на маркировку полярности в центре сердечника, указывающую направление источника.Фото: Continental Control Systems, LLC

В трансформаторах с вычитающей полярностью первичный вывод h2 и вторичный вывод X1 находятся на одной стороне трансформатора. Полярность ТТ иногда указывается стрелкой, эти ТТ следует устанавливать так, чтобы стрелка указывала в направлении протекания тока.

Очень важно соблюдать правильную полярность при установке и подключении трансформаторов тока к реле измерения мощности и защитных реле.

Условные обозначения на электрическом чертеже полярности CT

Обозначение полярности на электрических чертежах и схемах трансформаторов тока может быть выполнено несколькими различными способами. Три наиболее распространенных условных обозначения схем — это точки, квадраты и косые черты. Маркировка полярности на электрических чертежах обозначает угол h2, который должен быть обращен к источнику.

Как проверить полярность трансформатора тока

Маркировка трансформаторов тока иногда неправильно наносилась на заводе.Вы можете проверить полярность ТТ в полевых условиях с батареей 9 В, используя следующую процедуру тестирования:

1. Отключите все питание перед проверкой и подключите аналоговый вольтметр к вторичной клемме проверяемого ТТ. Положительная клемма измерителя подключена к клемме X1 трансформатора тока, а отрицательная клемма подключена к X2 .
2. Пропустите кусок провода через верхнюю сторону окна трансформатора тока и на мгновение коснитесь положительного конца 9-вольтовой батареи со стороной h2 (иногда отмеченной точкой) и отрицательным концом к сторона h3 .Важно избегать постоянного контакта, который может привести к короткому замыканию аккумулятора.
3. Если полярность правильная, мгновенный контакт вызывает небольшое отклонение аналогового измерителя в положительном направлении . Если отклонение отрицательное, полярность трансформатора тока меняется на обратную. Клеммы X1 и X2 необходимо переключить, и можно провести тест.

Маркировка трансформаторов тока иногда неправильно наносилась на заводе.Вы можете проверить полярность ТТ в полевых условиях, используя 9-вольтовую батарею.

Связано: Объяснение 6 электрических испытаний трансформаторов тока

---

CT Класс точности

Поскольку идеальных трансформаторов не существует, возникают небольшие потери энергии, такие как вихревые токи и тепло, вызванное током, протекающим через обмотки. Вторичный ток, который возникает в этих ситуациях, не полностью воспроизводит форму волны тока в энергосистеме.

Степень, в которой величина вторичного тока отличается от расчетного значения, ожидаемого в силу соотношения ТТ, определяется классом точности ТТ.Чем больше число, используемое для определения класса, тем больше допустимое отклонение вторичного тока от расчетного значения (погрешность).

За исключением классов с наименьшей точностью, класс точности ТТ также определяет допустимое смещение фазового угла между первичным и вторичным токами. В зависимости от класса точности трансформаторы тока делятся на Точность измерения или Точность защиты (реле) . CT может иметь рейтинги для обеих групп.

Точность измерения ТТ

Точность измерения

ТТ рассчитана на указанные стандартные нагрузки и спроектирована так, чтобы обеспечивать высокую точность от очень низкого тока до максимального номинального тока ТТ. Из-за своей высокой степени точности эти трансформаторы тока обычно используются коммунальными предприятиями для выставления счетов .

Релейные ТТ

Точность реле

не так точна, как ТТ точности измерения. Они разработаны для работы с разумной степенью точности в более широком диапазоне токов.Эти трансформаторы тока обычно используются для подачи тока на реле защиты. Более широкий диапазон тока позволяет защитному реле работать при различных уровнях повреждения.

Класс точности ТТ можно узнать, посмотрев на его паспортную табличку или этикетку производителя. Класс точности ТТ состоит из комбинации цифр, букв и цифр, как указано в ANSI C57.13 , и разбит на три части:

1. номинальное передаточное отношение рейтинг точности
2. класс рейтинг
3. максимальная нагрузка

Класс точности ТТ состоит из комбинации цифр и букв, как указано в ANSI C57.13

1. Номинальное соотношение Рейтинг точности

Это число является просто номинальным коэффициентом точности , выраженным в процентах . Например, трансформатор тока с классом точности 0,3B0.1 сертифицирован производителем как имеющий точность в пределах 0,3 процента от его номинального значения коэффициента для первичного тока 100 процентов от номинального коэффициента.

2. Рейтинг класса

Вторая часть класса точности ТТ — это буква, обозначающая приложение, для которого рассчитан ТТ.Трансформатор тока может иметь двойные номиналы и использоваться для измерения или защиты, если оба номинала указаны на паспортной табличке.

• C — Указывает, что ТТ имеет низкий поток утечки, что означает, что точность может быть рассчитана до производства
• T — Указывает, что ТТ может иметь значительный поток утечки, и точность должна определяться на заводе.
• H — Указывает, что точность ТТ применима во всем диапазоне вторичных токов от пяти до 20-кратного номинального значения ТТ.Обычно это трансформаторы тока с обмоткой.
• L — Указывает, что точность ТТ применяется при максимальной номинальной вторичной нагрузке только при 20 номинальных значениях. Точность передаточного числа может быть в четыре раза больше указанного значения, в зависимости от подключенной нагрузки и тока короткого замыкания. Обычно это оконные, проходные или стержневые трансформаторы тока.

3. Максимальная нагрузка

Третья часть класса точности ТТ — это максимальная нагрузка, разрешенная для ТТ. Как и все трансформаторы, трансформатор тока может преобразовывать только конечное количество энергии.Ограничение энергии ТТ называется максимальной нагрузкой. Если этот предел превышен, точность ТТ не гарантируется.

Для ТТ измерительного класса нагрузка выражается как полное сопротивление Ом . Например, коэффициент трансформатора тока номиналом 0,3B0,1 соответствует 0,3 процента , если полное сопротивление подключенной вторичной нагрузки не превышает 0,1 Ом . ТТ класса измерения 0,6B8 будет работать с точностью 0,6 процента , если вторичная нагрузка не превышает 8.0 Ом .

Нагрузка трансформатора тока класса реле выражается как вольт-ампер и отображается как максимально допустимое вторичное напряжение, если через вторичный контур протекает 20-кратное номинальное значение трансформатора тока (100 А для вторичного трансформатора тока 5 А). Например, защитный ТТ 2,5C100 имеет точность в пределах 2,5 процента , если вторичная нагрузка меньше 1 Ом (100 вольт / 100 ампер).

Как рассчитать нагрузку на КТ

1. Определите нагрузку устройства, подключенного к ТТ, в ВА или импедансе в омах.Эта информация обычно находится на паспортной табличке устройства или в техническом паспорте.
2. Добавьте импеданс вторичного провода. Измерьте длину провода между трансформатором тока и нагрузкой устройства, подключенного к вторичной цепи (найдено на шаге 1).
3. Убедитесь, что общая нагрузка не превышает указанные пределы для ТТ.

Комментарии

Всего комментариев 3

Оставить комментарий Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы оставить комментарий.

Что такое трансформатор тока (ТТ)? Определение, построение, векторная диаграмма и типы

Определение: Трансформатор тока — это устройство, которое используется для преобразования тока с более высокого значения в пропорциональный ток к более низкому значению. Он преобразует ток высокого напряжения в ток низкого напряжения, благодаря чему сильный ток, протекающий по линиям передачи, надежно контролируется амперметром.

Трансформатор тока используется с прибором переменного тока, измерителями или контрольной аппаратурой, где измеряемый ток имеет такую ​​величину, что измеритель или приборную катушку невозможно сделать с достаточной пропускной способностью по току.Трансформатор тока показан на рисунке ниже.

Первичный и вторичный ток трансформаторов тока пропорциональны друг другу. Трансформатор тока используется для измерения тока высокого напряжения из-за сложности с недостаточной изоляцией самого счетчика. Трансформатор тока используется в счетчиках для измерения силы тока до 100 ампер.

Строительство трансформаторов тока

Сердечник трансформатора тока изготовлен из слоистой кремнистой стали.Для получения высокой степени точности для изготовления стержней используется Permalloy или Mumetal. Первичные обмотки трансформаторов тока пропускают измеряемый ток, и он подключен к главной цепи. Вторичные обмотки трансформатора пропускают ток, пропорциональный измеряемому току, и он подключается к токовым обмоткам счетчиков или приборов.

Первичная и вторичная обмотки изолированы от сердечников и друг от друга.Первичная обмотка — это однооборотная обмотка (также называемая стержневой первичной обмоткой), по которой проходит полный ток нагрузки. Вторичная обмотка трансформаторов имеет большое количество витков.

Отношение первичного тока к вторичному току известно как коэффициент трансформатора тока цепи . Коэффициент текучести трансформатора обычно высокий. Номинальные значения вторичного тока составляют 5, 1 и 0,1 А. Текущие номинальные значения первичной обмотки варьируются от 10 А до 3000 А или более.Символическое изображение трансформатора тока показано на рисунке ниже.

Принцип работы трансформатора тока немного отличается от силового трансформатора. В трансформаторе тока полное сопротивление нагрузки или нагрузка на вторичной обмотке немного отличается от силовых трансформаторов. Таким образом, трансформатор тока работает в условиях вторичной цепи.

Бремя нагрузки

Нагрузка трансформатора тока — это величина нагрузки, подключенной ко вторичному трансформатору.Он выражается как мощность в вольт-амперах (ВА). Номинальная нагрузка — это величина нагрузки, указанная на паспортной табличке ТТ. Номинальная нагрузка — это произведение напряжения и тока на вторичной обмотке, когда трансформатор тока подает на прибор или реле максимальное номинальное значение тока.

Влияние открытых вторичных обмоток трансформатора тока

В нормальных условиях эксплуатации вторичная обмотка ТТ подключена к его нагрузке и всегда замкнута. Когда ток течет через первичные обмотки, он всегда течет через вторичные обмотки, и ампер-витки каждой обмотки соответственно равны и противоположны.

Количество витков вторичной обмотки будет на 1% и 2% меньше, чем витков первичной обмотки, и разница будет использоваться в намагничивающем сердечнике. Таким образом, если вторичная обмотка разомкнута и ток течет через первичные обмотки, то размагничивающего потока из-за вторичного тока не будет.

Из-за отсутствия противоамперных витков вторичной обмотки несопротивляющийся первичный MMF создаст аномально высокий магнитный поток в сердечнике. Этот поток вызовет потери в сердечнике с последующим нагревом, и на вторичном выводе будет индуцировано высокое напряжение.

Это напряжение вызвало пробой изоляции, а в будущем может произойти потеря точности, потому что чрезмерная MMF оставляет остаточный магнетизм в сердечнике. Таким образом, вторичная обмотка ТТ никогда не может быть разомкнута, когда по первичной обмотке проходит ток.

Векторная диаграмма трансформатора тока

Векторная диаграмма трансформатора тока показана на рисунке ниже. Основной поток взят за эталон. Наведенные напряжения в первичной и вторичной обмотках отстают от основного потока на 90º.Величина первичного и вторичного напряжений зависит от количества витков на обмотках. Ток возбуждения индуцируется составляющими намагничивающего и рабочего тока.

где, I _с — вторичный ток
E _с — вторичное индуцированное напряжение
I _p — первичный ток
E _p — первичное индуцированное напряжение
K _t — коэффициент передачи, количество вторичных витков / количество первичных витков
I ₀ — ток возбуждения
I _м — ток намагничивания
I _Вт — рабочий элемент
Φ _с — главный поток

Вторичный ток отстает от вторичного наведенного напряжения на угол θº.Вторичный ток перемещается в первичную обмотку путем реверсирования вторичного тока и умножения на коэффициент трансформации. Ток, протекающий через первичную обмотку, является суммой возбуждающего тока I ₀ и произведения коэффициента трансформации и вторичного тока K _t I _s.

Ошибка соотношения и фазового угла CT

Трансформатор тока имеет две ошибки — ошибку соотношения и ошибку угла сдвига фаз.

Ошибки соотношения тока — Трансформатор тока в основном обусловлен энергетической составляющей тока возбуждения и обозначается как

Где I _p — первичный ток.K _t — коэффициент трансформации и вторичный ток.

Ошибка фазового угла — В идеальном трансформаторе тока векторный угол между первичным и обратным вторичным током равен нулю. Но в реальном трансформаторе тока существует разность фаз между первичным и вторичным токами, потому что первичный ток также обеспечивает составляющую тока возбуждения. Таким образом, разница между двумя фазами называется ошибкой фазового угла.

Типы трансформаторов тока

Трансформаторы тока в основном подразделяются на три типа, т.е.е., трансформатор тока намотки, трансформатор тока тороидальный и трансформаторы стержневого типа.

1. Трансформатор с обмоткой — В этом трансформаторе первичная обмотка расположена внутри трансформатора. Первичная обмотка имела один виток и была подключена последовательно с проводником, измеряющим ток. Трансформатор с обмоткой в ​​основном используется для измерения тока от 1 до 100 ампер.

2. Трансформатор тока стержневого типа — Трансформатор стержневого типа имеет только вторичную обмотку.Проводник, на котором установлен трансформатор, будет действовать как первичная обмотка трансформаторов тока.

3. Тороидальный трансформатор тока — Этот трансформатор не содержит первичных обмоток. Линия, по которой протекает ток в сети, подключается через отверстие или окно трансформаторов. Основным преимуществом этого трансформатора является то, что трансформатор имеет симметричную форму, благодаря чему он имеет низкий поток рассеяния, а значит, и меньшие электромагнитные помехи.

Что такое трансформаторы тока и зачем они нужны инженерам?

Трансформаторы тока (ТТ) являются основным элементом электроустановок во многих отраслях промышленности. В этой статье будут рассмотрены преимущества и использование трансформаторов тока, их основная конструкция и способы выбора трансформаторов тока для электрических приложений.

Что такое трансформаторы тока?

Трансформатор тока — это тип измерительного трансформатора, используемый для измерения переменного тока, или переменного тока, путем его масштабирования до уровней, подходящих для измерительных приборов и / или защитных реле.Использование трансформатора тока идеально, когда изоляция измерительного или защитного прибора не может выдерживать линейный ток без пробоя.

Строительство

Трансформатор тока состоит из первичной и вторичной обмоток на многослойном стальном сердечнике. Его наиболее заметной особенностью является небольшое количество витков в первичной обмотке (один или два витка толстого провода с высокой допустимой нагрузкой по току) по сравнению с большим количеством витков во вторичной обмотке (несколько сотен витков тонкого провода).

Следовательно, ТТ производит ток во вторичной обмотке, пропорциональный току первичной обмотки. Альтернативная конструкция, а именно трансформатор тока «оконного типа», имеет отверстие в стальном сердечнике. Через него проходит проводник, по которому проходит первичный ток.

Трансформаторы тока (на фото посередине) на электрической подстанции.

Различия между трансформаторами тока и трансформаторами напряжения

Трансформаторы тока и трансформаторы напряжения (ТТ) вместе известны как «измерительные трансформаторы».Это потому, что они предназначены для преобразования высокого тока / напряжения в уровни, подходящие для измерительных и защитных устройств. Однако есть несколько различий между двумя типами трансформаторов.

Трансформатор трансформатора тока используется для преобразования высокого напряжения в более низкий, в то время как трансформатор тока преобразует высокое напряжение в низкое напряжение. В трансформаторе тока первичная обмотка имеет гораздо меньшее количество витков по сравнению с вторичной обмоткой, в то время как в трансформаторе напряжения все наоборот.

Функционально это означает, что вторичный ток пропорционален первичному току в трансформаторе тока и наоборот.Стандартные номиналы трансформаторов тока составляют 1 А или 5 А, в то время как трансформаторы тока имеют стандартные номиналы 120 В во вторичной обмотке для первичных напряжений до 24 кВ и 115 В во вторичной обмотке для первичных напряжений, превышающих 24 кВ.

ТТ также подключаются последовательно с устройством, а ТТ подключаются параллельно. Эти устройства пропускают ток через обмотки трансформатора тока, в то время как напряжение появляется на обмотках трансформатора тока.

Крупный план трансформаторов тока, прикрепленных к медным шинам.

Выбор трансформаторов тока

Правильный выбор трансформатора тока обеспечивает точные измерения и пригодность для измерительных приборов. Ниже приведены некоторые важные критерии выбора ТТ.

Коэффициент трансформации

ТТ указываются с использованием соотношения витков первичной и вторичной обмоток. Например, (где «x» означает любое число) трансформаторы тока x: 5 и трансформаторы тока x: 1 имеют силу тока во вторичных обмотках 5A и 1A соответственно.

Коэффициент трансформации также описывает соотношение напряжений в обеих обмотках. Коэффициенты трансформации можно рассчитать по простой формуле: Ip / Is (где «Ip» = ток первичной обмотки, а «Is» = ток вторичной обмотки). Is в большинстве трансформаторов тока составляет 1 А или 5 А, причем большинство измерительных приборов имеют наивысший класс точности 5 А.

Возможные убытки

Правильный выбор ТТ также зависит от номинального тока измерительного прибора или реле, а также от длины проводника между устройством (-ами) и ТТ.Причина этого в том, что потери в линии увеличиваются при более высоких токах и более длинных промежутках. ТТ 5А идеальны в случаях, когда измерительный прибор и трансформатор находятся на расстоянии менее 10 метров, в то время как ТТ 1А предпочтительнее для более длинных участков кабеля, чтобы минимизировать потери в линии.

Классы точности

Трансформаторы тока также указываются с использованием классов точности, которые описывают уровень точности измеренных значений тока. Согласно стандарту IEC 61869-1 классы точности трансформаторов тока равны 0.1, 0,2 с, 0,2, 0,5, 0,5 с, 1 и 3. Ниже приведены некоторые классы точности ТТ для различных приложений:

Класс 0,1 или 0,2: Стандартный счетчик

Класс 1: Промышленные приборы учета

Класс от 0,5 до 0,5S / от 0,2 до 0,2S: Коммунальный счетчик

Класс 5P или 10P: Измерение защиты

Линии электропередач на распределительной станции.

Номинальная частота

Частота, измеряемая в герцах, является основным фактором при выборе трансформатора тока.Как правило, номинальная частота ТТ должна быть равна или превышать частоту предполагаемого применения. Например, ТТ 50 Гц или 60 Гц подходит для установки на 50 Гц.

Сила тока установки

Выбор подходящего ТТ также зависит от измеряемого тока. Например, ТТ, необходимый для электрических нагрузок в одном помещении, будет меньше, чем в большом здании. Для получения наиболее точных результатов сила тока нагрузки должна быть как можно ближе к силе тока трансформатора тока.

Например, трансформатор тока на 50 А подходит для установки на 45 А. Выбор ТТ со значительно большей силой тока, чем установка (например, ТТ на 50А для приложения 10А может привести к тому, что он покажет «0А»).

Бремя

«Нагрузка» ТТ означает величину сопротивления (в Ом) и индуктивности (в мГн), которая может быть подключена к его вторичной обмотке, не вызывая погрешности больше, чем указано в его классе точности. Факторы, составляющие нагрузку на ТТ, включают количество метров и реле, а также длину проводника, подключенного к вторичной обмотке.

Общая эффективная нагрузка на трансформатор тока представляет собой комбинацию нагрузок каждого подключенного устройства в ваттах и ​​ВАР (вольт-ампер-реактивные).

Важность и применение трансформаторов тока

Трансформаторы тока необходимы для изоляции электрических устройств от более высокого потребляемого тока, присутствующего в линиях передачи переменного тока. Они работают за счет уменьшения тока питания до уровней, безопасных для устройств измерения и защиты.

Ключевые области применения трансформаторов тока включают электрические подстанции, коммерческие объекты и промышленные распределительные станции. Трансформаторы тока похожи на трансформаторы напряжения (напряжения), но отличаются по конструкции и принципу действия.

Правильный выбор трансформатора тока гарантирует его точность измерения. Для этого необходимо убедиться, что номинальные характеристики ТТ соответствуют предполагаемой работе — для минимизации нежелательных затрат, потерь энергии и отказов оборудования.

Типы трансформаторов тока, характеристики, стандарты и соответствие

Целью данного исследования является понимание роли, которую играет важнейший компонент в экосистеме электроснабжения — трансформаторы тока (CT) .Подробно обсуждаются принципы работы КТ, различные типы КТ, их различные применения и другие важные аспекты.

Введение в трансформаторы

Рис. Введение в трансформаторы тока

Трансформатор — это в основном пассивное электрическое устройство, которое работает по принципу закона электромагнитной индукции Фарадея, преобразуя электрическую энергию из одного значения в другое. Трансформаторы способны увеличивать или уменьшать уровни напряжения и тока источника питания без изменения частоты источника питания или количества передаваемой электроэнергии.

Трансформатор в основном состоит из двух намотанных электрических катушек провода — первичной и вторичной. Первичный блок подключен к источнику питания, а вторичный — к концу подачи питания. Эти две катушки не находятся в электрическом контакте друг с другом, а вместо этого намотаны вместе вокруг общей замкнутой магнитной железной цепи, называемой сердечником. Этот сердечник из мягкого железа не является твердым, а состоит из отдельных пластин, соединенных вместе, чтобы помочь уменьшить потери сердечника.Когда переменный ток проходит через первичную катушку, в сердечнике индуцируется магнитное поле, которое передает пропорциональное напряжение (или ток) во вторичную катушку.

Трансформаторы

можно в целом разделить на силовые трансформаторы и измерительные трансформаторы в зависимости от их применения. В то время как силовые трансформаторы используются для передачи энергии, измерительные трансформаторы находят основное применение для измерения тока и напряжения .

Измерительные трансформаторы используются в системах питания переменного тока для измерения электрических величин i.е. напряжение, ток, мощность, энергия, коэффициент мощности, частота. Измерительные трансформаторы также используются с реле защиты для защиты энергосистемы. Измерительные трансформаторы бывают двух типов — трансформаторы тока и трансформаторы напряжения (или напряжения).

Что такое трансформатор тока?

Трансформатор тока (C.T.) — это тип измерительного трансформатора, который преобразует первичные токи в пропорциональные вторичные токи, соответствующие подключенным измерительным приборам.Технически они могут уменьшать или увеличивать переменный ток (AC). Однако на практике функция уменьшения широко применяется в измерительных приборах, таких как амперметры. Трансформаторы тока — это последовательно соединенные электромагнитные устройства, состоящие из железного сердечника, электрических пластин и медных катушек.

Рис: символ трансформатора тока

Что такое трансформатор потенциала (или напряжения)?

Трансформатор напряжения или напряжения (стр.T.) — это тип измерительного трансформатора, который измеряет высокое напряжение на первичной обмотке, понижаясь до измеримого значения. Технически они могут уменьшать или увеличивать первичное напряжение на вторичной стороне. Однако практическое применение трансформатора напряжения состоит в том, чтобы понизить напряжение до безопасного предельного значения, чтобы его можно было легко измерить с помощью обычного прибора низкого напряжения, такого как вольтметр, ваттметр или ваттметр. Они представляют собой приборные трансформаторы с параллельным подключением.

Рис. Символ трансформатора напряжения

Как работают трансформаторы тока?

Основной принцип трансформатора тока такой же, как описано выше. Когда через первичную обмотку протекает переменный ток, создается переменный магнитный поток, который затем индуцирует пропорциональный переменный ток во вторичной обмотке.

Рис. Принцип работы трансформаторов тока

Однако трансформаторы тока имеют важное рабочее отличие от других типов.ТТ обычно состоит из одного или нескольких витков в качестве первичной обмотки. Это может быть просто стержень или провод, пропущенный через отверстие (как на картинке выше). Или это может быть усиленный провод вокруг сердечника. Напротив, вторичная обмотка будет иметь большое количество витков, намотанных на многослойный сердечник из магнитного материала с низкими потерями.

Первичный ток контролируется независимой внешней нагрузкой, а вторичный ток имеет номиналы 1 А или 5 А, которые подходят для измерительных приборов.Важно, чтобы установка ТТ для измерения тока не влияла на работу первичной цепи.

Трансформаторы тока

— это в основном понижающие трансформаторы, которые принимают на входе низкое напряжение (что означает низкое напряжение) и, следовательно, высокий ток. Таким образом, они также упоминаются как трансформаторы тока низкого напряжения (LTCT) .

Рис: работа трансформатора тока и принципиальная схема

Важные характеристики трансформаторов тока

Коэффициент тока — Также известный как коэффициент витков (в общих чертах) — это отношение первичного тока к вторичному току.Это значение, очевидно, равно отношению количества витков первичной и вторичной катушек. Коэффициент тока трансформатора тока обычно высокий. Номинальные значения вторичного тока обычно составляют 5А, 1А и 0,1А. Соответствующие номинальные токи первичной обмотки варьируются от 10 А до 3000 А или более.

Рисунок: Коэффициент тока в трансформаторах тока Рисунок: Коэффициент тока в трансформаторах тока

Например, коэффициент передачи I p / 5A Трансформатор тока будет выдавать вторичный ток ( I s) 0-5A, который составляет пропорционально току, измеренному на первичной обмотке ( I p ).В случае ТТ 100/5 первичный ток в 20 раз больше, чем вторичный ток, поэтому, когда по первичному проводнику протекает 100 ампер, это приведет к току 5 ампер во вторичной обмотке.

Однако важно отметить, что номиналы трансформаторов тока 100/5 и 20/1 не совпадают, даже если их коэффициенты тока равны. Эти номинальные значения фактически представляют собой абсолютные значения «номинального входного / выходного тока».

Полярность — Полярность ТТ определяется направлением обмотки катушки вокруг сердечника ТТ (по часовой стрелке или против часовой стрелки) и способом вывода проводов, если таковые имеются, из корпуса трансформатора.Все трансформаторы тока имеют вычитающую полярность. Соблюдение правильной полярности важно при установке и подключении трансформаторов тока к реле измерения мощности и защитных реле.

Класс точности — Класс точности описывает рабочие характеристики трансформатора тока и максимальную допустимую нагрузку на его вторичную цепь. В зависимости от класса точности трансформаторы тока подразделяются на точность измерения или точность реле (защитные трансформаторы тока).CT может иметь рейтинги для обеих групп.

Точность измерения CT может обеспечить высокоточное измерение тока в коротких диапазонах тока. В то время как ТТ точности реле предназначен для больших диапазонов тока, даже если точность меньше.

Класс точности CT указан на его этикетке или паспортной табличке. Он состоит из трех частей: номинального коэффициента точности, рейтинга класса и максимальной нагрузки.

Как правильно выбрать трансформатор тока?

Следующие параметры, которые необходимо оценить перед выбором подходящего трансформатора тока для приложения:

• Напряжение цепи
• Номинальный первичный ток
• Номинальная нагрузка на вторичной стороне
• Номинальный вторичный ток
• Класс точности

При выборе необходимо также учитывать профиль проводника и максимальную интенсивность первичной цепи.

Применение трансформатора тока

Двумя основными областями применения трансформаторов тока являются измерение тока и защита . Они также используются для изоляции между силовыми цепями высокого напряжения и измерительными приборами. Это обеспечивает безопасность не только оператора, но и используемого конечного устройства. Рекомендуется применять трансформаторы тока на токи 40А и выше.

CT in Measurement — A Измерительный трансформатор тока предназначен для непрерывного измерения тока.Они работают с высокой точностью, но в пределах номинального диапазона тока. Трансформаторы тока имеют первичную обмотку, на которую подается измеряемый ток. Измерительные приборы подключены к вторичной обмотке. Это позволяет использовать их в сочетании с измерительным оборудованием и продуктами для мониторинга мощности — от простых счетчиков электроэнергии до счетчиков качества электроэнергии , таких как:

• Амперметры
• Киловатт-метров
• Единицы измерения
• Реле управления

Пределы погрешности по току и сдвига фаз определяются классом точности.Классы точности: 0,1, 0,2, 0,5 и 1. Если входной ток превышает номинальный, измерительный трансформатор тока насыщается, тем самым ограничивая уровень тока в измерительном приборе. Материалы сердцевины для этого типа CT обычно имеют низкий уровень насыщения, например нанокристаллический.

Рис. Трансформаторы тока для измерительных приложений

Трансформаторы тока в системе защиты электропитания — A Защитный трансформатор тока используется для уменьшения токов в энергосистемах, тем самым защищая их от неисправностей.Эти трансформаторы тока измеряют фактический ток на первичной стороне и создают пропорциональные токи во вторичных обмотках, которые полностью изолированы от первичной цепи. Этот дублированный ток затем используется как вход для защитного реле, которое автоматически изолирует часть силовой цепи в случае неисправности. Поскольку изолирована только неисправная часть, остальная часть установки может продолжать нормально функционировать.

Рис. Защитные трансформаторы тока для приложений защиты мощности

Некоторые из важных сценариев применения, в которых устанавливаются ТТ:

• Для управления высоковольтными электрическими подстанциями и электросетью
• Для активации защитного реле в случае тока короткого замыкания и изоляции части или всей системы от основного источника питания
• Коммерческий учет
• Защита от замыканий на землю / Дифференциальная защита / Система защиты шин
• Мотор — генераторные установки
Панель управления
• (панели VCB, AMF, APFC, MCC, PCC и реле) и приводы
• Стандартный КТ для лабораторных целей
• Тип проходного изолятора, масляный трансформатор трансформатора тока в силовом трансформаторе
• Измерение тока, регистрация, мониторинг и управление

Типы трансформаторов тока

Рис. Типы трансформаторов тока LT

Обмотка первичной обмотки — В этом типе первичная обмотка физически соединена последовательно с проводником, измеряющим ток.Первичная обмотка имеет один виток и расположена внутри трансформатора. Трансформатор тока с проволочной обмоткой можно использовать для измерения токов в диапазоне от 1 А до 100 А.

Шина — В этом типе шина главной цепи сама действует как первичная обмотка с одним витком. Таким образом, трансформатор линейного типа имеет только вторичные обмотки. Сам корпус трансформатора тока обеспечивает изоляцию между первичной цепью и землей. Благодаря использованию масляной изоляции и фарфоровых вводов такие трансформаторы могут применяться при самых высоких напряжениях передачи.

Кольцо Тип — В этом типе трансформатор тока устанавливается над шиной или изолированным кабелем, и вторичная обмотка имеет только низкий уровень изоляции. Для получения нестандартных соотношений или для других специальных целей через кольцо можно пропустить более одного витка первичного кабеля. Сердечник обычно изготовлен из слоистой кремнистой стали, а обмотки — из меди.

Суммирование — Суммирующие трансформаторы используются для сравнения релейных величин, полученных из тока в трех фазах первичной цепи.Это делается путем преобразования трехфазных количеств в однофазные. Линейные трансформаторы тока подключены к первичной обмотке вспомогательного трансформатора тока. Эти трансформаторы используются для обеспечения правильного функционирования релейных цепей.

Стандарты и соответствие

• IS 61227, 2016
• МЭК 61869, С-57
• IS 2705 (Часть 1): 1992 для общих требований
• IS 2705 (Часть 2): 1992 для измерительных трансформаторов тока
• IS 2705 (Часть 3): 1992 для защитных трансформаторов тока
• IS 2705 (Часть 4): 1992 для защитных трансформаторов тока специального назначения

Трансформаторы тока из КСИ

KS Instruments является ведущим игроком в разработке и производстве высокоточных трансформаторов тока LT для измерительных и защитных приложений. Изделия KSI CT выпускаются в корпусах с ленточной намоткой, литьем из пластмассы и корпусом из АБС-пластика. KSI предлагает широкий ассортимент каталожной продукции для любых нужд. Эти продукты были проверены нашими клиентами на высокую эффективность, надежность и длительный срок службы.

Измерительный трансформатор тока может снизить высокий ток в панелях управления и панельных платах в предварительно определенном соотношении, например 100: 1. Предлагаемый кольцевым типом, также называемым оконным типом, позволяет пропускать шины или кабели через ТТ и действовать как первичный трансформатор для ТТ.Безопасный трансформатор тока с низкой нагрузкой в ​​ВА и защелкивающийся трансформатор делает его очень удобным в использовании при модернизации без отсоединения кабеля. Это позволяет сэкономить время простоя и потерю доходов, которые могут возникнуть из-за остановки завода во время установки трансформатора тока .

Защитные трансформаторы тока используются для активации защитного реле в случае тока короткого замыкания и изоляции части или всей системы от основного источника питания.

KS Instruments имеет команду опытных инженеров, которые могут разработать и изготовить нестандартные компоненты для конкретных приложений трансформаторов тока .

Характеристики

• Разработано в соответствии с IS-16227, C-57 или требованиями заказчика
• Вторичный ток 5A или 1A
• Первичный ток до 5000 А
• Вторичная нагрузка от 1 ВА до 30 ВА
• Могут быть предложены двойные передаточные числа
• Высокая точность по запросу
• Монтажная схема предлагается по запросу
• Конструкционный стиль — Лента из стекловолокна, покрытая лаком, Лента с изоляцией из ПВХ, Литая смола, АБС или стеклонаполненный нейлон

Сертификаты и разрешения

Описание теста	Протестировано на	Стандартный
1.Обычный тест 2. Кратковременный токовый тест 3. Испытание динамическим током 4. Тест на повышение температуры	Central Power Research Institute Bengaluru	ИС-16227 Часть-1,2 МЭК 61869 ИС-2705

Ассортимент продукции KSI

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА ДЛЯ ПЕРВИЧНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ НА РАН
Первичный ток	Вторичный ток	Класс точности	Выход (нагрузка)
1A — 200A	1A, 5A Или по требованию заказчика	CL-5, CL-3, CL-1, CL-0.5, CL-0,2, CL-0,1, CL-0,5S, CL-0,2S	от 1 ВА до 30 ВА

ПЕРВИЧНЫЕ ЗАЩИТНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА НА РАНЕНЫЕ
Первичный ток	Вторичный ток	Класс точности	Фактор предела точности (ALF)	Выход (нагрузка)
1A — 200A	1A, 5A Или по требованию заказчика	Стандарт — 5P, 10P, 15P Special — PS и XPS	5, 10, 15, 20 и 30	от 1 ВА до 30 ВА

Рис. Трансформаторы тока с обмоткой

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА КОЛЬЦЕВОГО ТИПА
Первичный ток	Вторичный ток	Класс точности	Выход (нагрузка)	Мин. Внутренний диаметр
от 50A до 5000A	1A, 5A Или по требованию заказчика	CL-5, CL-3, CL-1, CL-0.5, CL-0,2, CL-0,1, CL-0,5S, CL-0,2S	от 1 ВА до 30 ВА	30 мм

КОЛЬЦЕВОЙ ТИП ЗАЩИТНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА
Первичный ток	Вторичный ток	Класс точности	Фактор предела точности (ALF)	Выход (нагрузка)	Мин. Внутренний диаметр
от 50A до 5000A	1A, 5A Или по требованию заказчика	Стандарт — 5П, 10П, 15П, Special — PS и XPS	5, 10, 15, 20 и 30	от 1 ВА до 30 ВА	30 мм

Рис. Трансформаторы тока кольцевого типа

СУММИРУЕМЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА
Первичный ток	Вторичный ток	Класс точности	Выход (нагрузка)
1А, 5А Или по требованию заказчика	1A, 5A Или по требованию заказчика	Для серии измерений: CL-1, CL-0.5, КЛ-0,2 Для защитных серий: 5П, 10П, 15П	от 1 ВА до 30 ВА

Рис. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ И ЗАЩИТНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА КОЛЬЦЕВОГО ТИПА Рис. Список специальных серий LTCT Рис. Каталог продукции KSI Карта сайта

Несмотря на широкий ассортимент товаров Каталога KSI , в некоторых случаях для вашего приложения может потребоваться индивидуальное решение. При поддержке сильной группы разработчиков и собственного испытательного центра KSI может с легкостью предложить индивидуальные решения с низковольтными трансформаторами тока для решения ваших задач проектирования.
Не стесняйтесь сообщить нам свои индивидуальные требования, чтобы мы могли предложить свое решение!

Автор: Anuradha C

Являясь неотъемлемой частью команды по созданию контента в KS Instruments, Анурадха является корпоративным тренером в области ИТ / телекоммуникаций с более чем 18-летним опытом. Она работала на высших технических и управленческих должностях в Huawei и TCS более 10 лет

Строительство, работа, типы и их применение

Трансформатор — это электрическое устройство, используемое для передачи электроэнергии из одной цепи в другую без изменения ее частоты, что достигается за счет электромагнитной индукции.В основном трансформаторы бывают двух типов: с оболочкой и с сердечником. Основная функция — повышать и понижать напряжение. Для целей измерения используются измерительные трансформаторы, поскольку эти трансформаторы измеряют ток, напряжение, энергию и мощность. Они используются в различных приборах вместе, таких как вольтметр, амперметр, ваттметр и измеритель энергии. Эти трансформаторы подразделяются на два типа, а именно трансформатор тока и трансформатор напряжения.

Что такое трансформатор тока?

Определение: Измерительный трансформатор, который используется для генерации переменного тока во вторичной обмотке трансформатора, известен как трансформатор тока.Он также известен как последовательный трансформатор, поскольку он включен последовательно со схемой для измерения различных параметров электроэнергии. Здесь ток во вторичной обмотке пропорционален току в первичной обмотке. Они используются для уменьшения токов высокого напряжения до токов низкого напряжения.

Устройство трансформатора тока

Принцип работы

Принцип работы трансформатора тока несколько отличается по сравнению с обычным трансформатором напряжения.Как и трансформатор напряжения, он имеет две обмотки. Когда переменный ток подается через первичную обмотку, может генерироваться переменный магнитный поток, тогда переменный ток будет индуцироваться во вторичной обмотке. В этом типе сопротивление нагрузки очень мало. Таким образом, этот трансформатор работает в условиях короткого замыкания. Таким образом, ток во вторичной обмотке зависит от тока в первичной обмотке, но не зависит от сопротивления нагрузки.

Конструкция трансформатора тока

Конструкция этого трансформатора включает в себя различные функции, основанные на конструкции, такие как первичные ампер-витки, сердечник, обмотки и изоляция.

Конструкция трансформатора тока

Обороты первичного ампера

Номер. Количество ампер-витков в первичной обмотке трансформатора колеблется от 5000 до 10000, поэтому они определяются через первичный ток.

Ядро

Для достижения низких скручиваний в амперах намагничивания материал сердечника должен иметь низкие потери в стали и низкое сопротивление. Материалы сердечника, такие как никель и сплав железа, обладают разными свойствами, такими как низкие потери и высокая проницаемость.

Обмотки

Реактивное сопротивление утечки в трансформаторе можно уменьшить, разместив обмотки близко друг к другу.Провода, используемые в первичной обмотке, представляют собой медные ленты, а для вторичной обмотки используются провода SWG. Эти обмотки можно спроектировать для обеспечения надлежащей прочности и фиксированных связей без каких-либо повреждений.

Изоляция

Обмотки трансформатора изолированы лаком и лентой. Приложения с высоким напряжением нуждаются в изоляционных устройствах, которые поглощаются маслом, используемым для обмоток.

Сердечник трансформатора может быть спроектирован из слоистой кремнистой стали.Первичная обмотка трансформатора несет ток и подключена к главной цепи. Ток во вторичной обмотке пропорционален току в первичной обмотке, и он подключен к счетчикам или приборам.

Первичная и вторичная обмотки изолированы от сердечников. Первичная обмотка включает один виток, по которому проходит полный ток нагрузки, тогда как вторичная обмотка включает несколько витков.
Соотношение тока в первичной и вторичной обмотках называется коэффициентом трансформации тока.Обычно коэффициент тока трансформатора высокий. Номинальный ток во вторичной обмотке составляет 0,1 А, 1 А и 5 А, тогда как номинальный ток в первичной обмотке находится в диапазоне от 10 А до 3000 А.

Типы трансформаторов тока

Они подразделяются на четыре типа, включая следующие.

Внутренний трансформатор тока

Трансформаторы внутреннего типа применимы в цепях низкого напряжения. Они подразделяются на разные типы, такие как рана, окно и стержень. Подобно базовому типу, намотанный тип включает две обмотки, такие как первичная и вторичная.Они используются для суммирования из-за высокой точности и высоких значений скручивания первичного тока.

Штыревой трансформатор включает первичную шину с вторичными сердечниками. В этом типе стержень является важной частью. Точность этого трансформатора может быть снижена из-за намагничивания сердечника. Оконный тип может быть установлен в области первичного проводника, так как эти трансформаторы могут быть спроектированы без первичной обмотки.

Эти типы трансформаторов доступны в исполнении со сплошным и разъемным сердечником.Перед подключением этого типа трансформатора необходимо отсоединить первичный проводник, тогда как в случае разъемного сердечника его можно установить непосредственно в области проводника, не разъединяя его.

Трансформаторы тока для наружной установки

Трансформаторы наружного типа используются в цепях высокого напряжения, таких как подстанции и распределительные устройства. Они доступны в двух типах, а именно с масляной изоляцией и элегазовой изоляцией. Трансформаторы с элегазовой изоляцией имеют меньший вес по сравнению с маслонаполненными трансформаторами.

Верхний резервуар может быть подключен к первичному проводнику, который известен как трансформатор тока конструкции резервуара под напряжением. В этой конструкции используются небольшие вводы, потому что и резервуар, и первичный провод имеют одинаковый потенциал. Для ТТ с несколькими коэффициентами используется первичная обмотка с разъемным типом.

Таким образом, отводы расположены на баке, предназначенном для первичной обмотки, так что с помощью этих трансформаторов можно получить переменный коэффициент тока. После того, как ответвления поданы на вторичную обмотку, можно изменить рабочие ампер-витки, пока они поступают на первичную обмотку, поэтому неиспользуемое медное пространство можно оставить, за исключением самого низкого диапазона.

Втулка трансформатора тока

Этот вид трансформатора похож на трансформатор линейного типа, в котором сердечник и вторичная обмотка расположены в области первичного проводника. Вторичная обмотка трансформатора может быть превращена в круглый сердечник, иначе имеющий форму кольца. Он подключается к высоковольтному вводу в автоматических выключателях, силовых трансформаторах, распределительном устройстве или генераторах.

Как только проводник проходит через проходной изолятор, он действует как первичная обмотка, и расположение сердечника может быть выполнено путем заключения изоляционной втулки.Эти типы трансформаторов используются в цепях высокого напряжения для реле, поскольку они не дороги.

Переносные трансформаторы тока

Эти типы трансформаторов относятся к типу с высокой прецессией, которые в основном используются для анализаторов мощности и высокоточных амперметров. Эти трансформаторы доступны в различных типах, таких как гибкий, переносной с зажимом и с разъемным сердечником. Диапазон измерения тока для портативных трансформаторов тока составляет от 1000 до 1500 A. Эти трансформаторы в основном используются для обеспечения изоляции измерительных приборов от цепей с высоким напряжением.

Ошибки трансформатора тока

Ошибки, возникшие в этом трансформаторе, включают следующее.

• Первичная обмотка этого трансформатора требует MMF (магнитодвижущей силы) для создания магнитного потока, который потребляет ток намагничивания.
• Ток холостого хода трансформатора включает в себя компонент потерь в сердечнике, а также гистерезис и потери на вихревые токи.
• Как только сердечник трансформатора насыщается, плотность потока силы намагничивания может быть остановлена, и могут возникнуть другие потери.

Применение трансформаторов тока

Эти трансформаторы используются для измерения электроэнергии в электростанциях, промышленных предприятиях, сетевых станциях, диспетчерских в промышленных предприятиях для измерения и анализа протекания тока в цепи, а также в целях защиты.

Часто задаваемые вопросы

1). В чем разница между CT и PT?

CT изменяет высокое значение тока на низкое значение, тогда как PT изменяет высокое значение напряжения на низкое.

2). Является ли трансформатор тока повышающим трансформатором?

В принципе, ТТ — это повышающий трансформатор

3). Почему ТТ подключается последовательно?

ТТ подключается последовательно через линию для изменения линейного тока до типичных 1/5 ампер, подходящих для счетчика, иначе реле. Эти трансформаторы используются для расчета огромного тока, протекающего по проводнику.

4). Что такое коэффициент CT?

Это отношение первичного тока i / p к вторичному току o / p при полной нагрузке.

5).Почему ТТ используется на подстанции?

Этот трансформатор используется для измерения и защиты на подстанции

.

Таким образом, это все об обзоре трансформатора тока, который включает его определение, принцип работы, конструкцию, различные типы, ошибки и области применения. Вот вам вопрос, что такое измерительный трансформатор?

Разница между датчиком тока и трансформатором тока

Трансформатор тока в основном используется для измерения тока шины и первичной обмотки с катушками с железным сердечником при переменном токе.Он может обнаруживать постоянный ток, может быть одноядерным или двухжильным, как правило, оснащен вспомогательной обмоткой постоянного тока. Такая конструкция проста, надежна и медленна. Технология и конструкция трансформатора тока сложны, его общая точность составляет 5%, трудно достичь 0,5%, потому что положение фаз и компенсация затруднены. Трансформатор тока — это электрический компонент, который преобразует большой ток в небольшой, он не изменяет частоту тока, а только его размер. Его вторичный ток составляет 5А, что означает, что номинальный выходной ток составляет 5А.Он в основном используется для электрического управления, измерения, защиты и сигнализации.

Датчик тока — это обобщенное понятие, в настоящее время оно обычно относится к второстепенным приборам, в частности, в области полупроводников и микроэлектроники, таких как датчик Холла, волоконно-оптический датчик. Полупроводниковый датчик тока — удобный товар с быстрым откликом, простой компенсацией и коррекцией, его точность может достигать одной тысячной. Датчик тока — это электрический компонент, который преобразует переменный ток в постоянный или постоянный в постоянный.Его выходной ток составляет 4 ~ 20 мА постоянного тока, что является аналоговой величиной.

Трансформатор тока основан на принципе электромагнитной индукции. Трансформатор тока состоит из замкнутых сердечников и обмотки, он имеет несколько витков первичной обмотки и последовательно подключен к цепи, ток которой необходимо измерить. Поэтому через него часто протекает полный ток цепи. Он имеет большее количество витков вторичной обмотки и последовательно подключен к измерителю и цепи защиты. Когда трансформатор тока работает, его вторичная цепь всегда замкнута, поэтому сопротивление последовательной катушки измерительного прибора и цепи защиты очень мало, а рабочее состояние трансформатора тока близко к короткому замыканию.

Когда провод первичной стороны проходит через датчик тока, ток IP первичной стороны будет создавать магнитные линии потока. Магнитные линии потока на первичной стороне концентрируются в магнитопроводе, электроды Холла, встроенные в воздушный зазор магнитопровода, могут генерировать напряжение всего в несколько милливольт, пропорциональное магнитным линиям первичной стороны. Электронная схема может преобразовать этот крошечный сигнал во вторичный ток IS в следующем соотношении: среди IS относится к вторичному току, IP относится к току первичной стороны, NP относится к виткам обмотки первичной стороны, NS относится к виткам вторичная обмотка, NP / NS относится к передаточному числу витков, и обычно NP равно 1.Выходным сигналом датчика тока является ток вторичной стороны IS, который пропорционален входному сигналу (первичный ток IP). IS обычно небольшой, около 100 ~ 400 мА. Если выходной ток проходит через измеренное сопротивление RM, может быть получен сигнал выходного напряжения в несколько вольт, пропорциональный первичному току.

Вторичный выход трансформатора тока — это вторичный ток, который прямо пропорционален первичному току, а напряжение очень низкое; Однако вторичный выход трансформатора напряжения — это вторичное напряжение, которое прямо пропорционально первичному напряжению, а ток очень низкий.

Датчики тока могут определять как переменный, так и постоянный ток, требуется внешний источник питания. Трансформаторы тока могут измерять только переменный ток, а выходной сигнал — AC 5A или AC1A, внешний источник питания не требуется. Обычный трансформатор тока может измерять только переменный ток. Если трансформатор переменного тока разомкнут, он вырабатывает высокое напряжение, разрушающее изоляцию линии и вызывающее поражение электрическим током, что угрожает безопасности персонала, поэтому вторичная сторона не может быть разомкнута при использовании. При снятии вторичная сторона должна быть замкнута накоротко.

Таким образом, трансформатор тока используется для подачи сигнала тока, пропорционального первичной шкале, для защиты и измерения, в то время как трансформатор напряжения используется для подачи сигнала напряжения, пропорционального первичной шкале, для защиты и измерения.

ATO предоставит вам трансформатор тока от 10 / 5A до 75 / 5A, от 200 / 5A до 1000 / 5A ……

.