Работа трансформатора тока: Трансформатор тока: принцип работы, виды, характеристика, фото

Трансформаторы тока. Виды и устройство. Назначение и работа

В системе обеспечения электрической энергией трансформаторы выполняют различные функции. Конструкции классического вида применяются для изменения определенных свойств тока до значений, наиболее подходящих для осуществления измерений. Существуют и другие виды трансформаторов, которые выполняют задачи по корректировке свойств напряжения до значений, подходящих наилучшим образом для последующего распределения и передачи электроэнергии. Трансформаторы тока согласно своему назначению имеют особенности конструкции, и перечень основных и вспомогательных функций.

Основной задачей такого трансформатора является преобразование тока. Он корректирует свойства тока с помощью первичной обмотки, подключенной в цепь по последовательной схеме. Вторичная обмотка измеряет измененный ток. Для такой задачи установлены реле, измерительные приборы, защита, регуляторы.

По сути дела, трансформаторы тока – это измерительные трансформаторы, которые не только измеряют, но и осуществляют учет с помощью приборов.

Запись и сохранение рабочих параметров тока нужно для рационального применения электроэнергии при ее транспортировке. Это одна из функций трансформатора тока. Модели конструкций бывают преобразующего типа и силовые варианты исполнений.

Устройство

Обычно все варианты исполнений трансформаторов подобного вида снабжены магнитопроводами с вторичной обмоткой, которая при эксплуатации нагружена определенными значениями параметров сопротивления. Выполнение показателей нагрузки важно для дальнейшей точности измерений. Разомкнутая цепь обмотки не способна создавать компенсации потоков в сердечнике. Это дает возможность чрезмерному нагреву магнитопровода, и даже его сгоранию.

С другой стороны, магнитный поток, образуемый первичной обмоткой, имеет отличие в виде повышенных эксплуатационных характеристик, что также приводит к перегреву магнитопровода. Сердечник трансформатора тока изготавливают из нанокристаллических аморфных сплавов. Это вызвано тем, что трансформатор может работать с более широким интервалом эксплуатационных величин, которые зависят от класса точности.

Отличие от трансформатора напряжения

Одним из некоторых отличий является способ создания изоляции между двумя обмотками. Первичную обмотку в трансформаторах тока изолируют соответственно параметрам принимаемого напряжения. Вторичная обмотка имеет заземление.

Трансформаторы тока работают в условиях, подобных к случаю короткого замыкания, так как у них небольшое сопротивление вторичной обмотки. В этом и заключается назначение трансформаторов, измеряющих ток, а также отличие от трансформатора напряжения по условиям работы.

Для трансформатора напряжения при коротком замыкании его работа опасна из-за риска возникновения аварии. Для трансформатора тока такой режим работы вполне приемлемый и безопасный. Хотя бывают у таких трансформаторов также угрозы аварии, но для этого устанавливают свои системы и средства защиты.

Виды

Трансформаторы тока имеют три основных вида. Наиболее применяемые из них:

• Сухие.
• Тороидальные.
• Высоковольтные (масляные, газовые).

У сухих трансформаторов первичная обмотка без изоляции. Свойства тока во вторичной обмотке зависят от коэффициента преобразования.

Тороидальные исполнения трансформаторов устанавливают на шины или кабели. Поэтому первичная обмотка для них не нужна, в отличие от обычных трансформаторов напряжения и тока. Первичный ток протекает по шине, которая проходит в центре трансформатора. Он дает возможность вторичной обмотке фиксировать показатели тока.

Такие трансформаторы тока редко используются для замера параметров тока, так как их надежность и точность измерений оставляет желать лучшего. Они чаще используются для дополнительной защиты от короткого замыкания.

Принцип работы и применение

При эксплуатации в цепях с большим током появляется необходимость использовать небольшие устройства, которые бы помогали контролировать нужные параметры тока бесконтактным методом. Для таких задач широко применяются токовые трансформаторы. Они измеряют ток, а также выполняют много вспомогательных функций.

Такие трансформаторы производятся в значительном количестве и имеют разные формы и модели исполнения. Отличительными параметрами этих устройств является интервал измерения, класс защиты устройства и его конструкция.

В настоящее время новые трансформаторы тока работают по простому методу, который был известен в то время, когда появилось электричество. При действии с нагрузкой в проводе образуется электромагнитное поле, улавливающееся чувствительным прибором (трансформатором тока). Чем сильнее это поле, тем больший ток проходит в проводе. Нужно только рассчитать коэффициент усиления прибора и передать сигнал в управляющую цепь, либо в цепь контроля.

Трансформаторы выполняют функцию рамки на силовом проводе и реагируют на значение сети питания. Современные измерительные трансформаторы выполнены из большого числа витков, имеют хороший коэффициент трансформации. Во время настройки устройства определяют вольтамперные свойства для расчета точки перегиба кривой. Это нужно для выяснения участка графика с интервалом устойчивости функции трансформатора, который также имеет свой коэффициент усиления.

Кроме задач измерения, измеритель дает возможность разделить цепи управления и силовые цепи, что является важным с точки зрения безопасности. Применяя современные трансформаторы тока, получают сигнал небольшой мощности, не опасный для человека и удобный в работе.

В качестве нагрузки такого устройства может быть любой прибор измерения, который может работать с ним. При большом расстоянии оказывает влияние внутреннее сопротивление линии. В этом случае прибор калибруют. Также, сигнал можно передавать в цепь защиты и управления на основе электронных приборов.

С помощью них производят аварийное отключение линий. Приборы производят контроль сети, определяют нужные параметры. При проектировании встает задача по подбору прибора для измерения и контроля. Трансформаторы выбирают по средним параметрам сети и конструкции прибора измерения. Чаще всего мощные установки комплектуются своими измерительными устройствами.

На современном производстве широко применяются измерительные трансформаторы. Также они нашли применение и в обыденной жизни. Чувствительные приборы осуществляют защиту дорогостоящего оборудования, создают безопасные условия для человека. Они работают в электроцепях, создавая контроль над эксплуатационными параметрами.

Коэффициент трансформации

Этот коэффициент служит для оценки эффективности функционирования трансформатора. Его значение по номиналу дается в инструкции к прибору. Коэффициент означает отношение тока в первичной обмотке к току вторичной обмотки. Это значение может сильно меняться от числа секций и витков.

Нужно учитывать, что этот показатель не всегда совпадает с фактической величиной. Есть отклонение, определяемое условиями работы прибора. Назначение и метод работы определяют значения погрешности. Но этот фактор также не может быть причиной отказа от контроля коэффициента трансформации. Имея значение погрешности, оператор сглаживает ее аппаратурой специального назначения.

Установка

Простые трансформаторы тока, работающие на шинах, устанавливаются очень просто, и не требуют инструмента или техники. Прибор ставится одним мастером при помощи крепежных зажимов. Стационарные требуют оборудования фундамента, монтажа несущих стоек. Каркас крепится сваркой. К этому каркасу монтируется аппаратура. Комплект оснащения зависит назначение устройства и его особенности.

Подключение

Чтобы облегчить процесс соединения проводов с устройством, изготовители маркируют комплектующие детали цифровым и буквенным обозначением. С помощью такой маркировки операторы, которые обслуживают устройство, могут легко сделать соединение элементов.

Способ подключения взаимосвязан с устройством, принципом работы и назначением прибора. Также оказывает влияние и схема обслуживаемой сети. Трехфазные линии с нейтралью предполагают установку прибора только на двух фазах. Эта особенность вызвана тем, что электрические сети на напряжение 6-35 киловольт не оснащены нулевым проводом.

Контроль

Это мероприятие состоит из разных операций: визуальный осмотр, дается оценка всей конструкции, проверяется маркировка, паспортные данные и т.д. Далее, осуществляется размагничивание трансформатора с помощью медленного повышения тока на первичной обмотке. Далее, величину тока уменьшают.

Затем готовят главные мероприятия по измерению параметров. Поверка основывается на оценке правильности полярности клемм катушек по нормам, также определяют погрешность с дальнейшей сверкой с паспортными данными.

Безопасность

Основные опасности при функционировании измерительных трансформаторов обусловлены качеством намотки катушек. Необходимо учитывать, что под витками действует основа из металла, которая в открытом виде создает опасность и угрозу для обслуживающего персонала.

Поэтому создается график обслуживания, по которому проводится периодическая проверка устройства. Персонал обязан следить за состоянием обмоток катушек. Перед проведением проверки трансформатор отключается и подключаются шунтирующие закоротки и заземление обмотки.

Похожие темы:

• Симметрирующий трансформатор. Устройство и работа. Применение
• Измерительные трансформаторы напряжения. Устройство и работа

Трансформатор тока: принцип работы, подключение, виды

Трансформатор тока – это электромагнитное устройство, в котором при нормальных условиях работы выходной сигнал является током, практически пропорциональным первичному току и при правильном включении сдвинутым относительно него по фазе на угол, близкий к нулю.

Первичная обмотка трансформатора тока включается в цепь последовательно (в разрыв цепи), а вторичная замыкается на некоторую нагрузку (измерительные приборы и реле), обеспечивая в ней ток, пропорциональный току в первичной обмотке.

В трансформаторах тока первичная обмотка изолирована от вторичной на полное рабочее напряжение. Один конец вторичной обмотки обычно заземляется. Поэтому она имеет потенциал, близкий к потенциалу земли.

Трансформаторы тока по назначению разделяются на трансформаторы тока для измерений

и трансформаторы тока для защиты. Зачастую это реализовано в одном трансформаторе.

Для обеспечения правильных результатов измерения преобразование тока должно осуществляться с максимально возможной точностью. Поэтому основной характеристикой измерительного трансформатора тока является его класс точности, характеризующий погрешности, вносимые трансформатором тока в результаты измерения.

Трансформаторы тока для измерений предназначаются для передачи информации измерительным приборам. Они устанавливаются в цепях высокого напряжения или в цепях с большим током, то есть в цепях, в которых невозможно непосредственное включение измерительных приборов. К вторичной обмотке трансформатора для измерений подключаются амперметры, токовые обмотки ваттметров,

счетчиков и аналогичных приборов. Таким образом, трансформатор тока для измерений обеспечивает:

• Преобразование переменного тока любого значения в переменный ток, приемлемый для непосредственного измерения с помощью стандартных измерительных приборов;
• Изолирование измерительных приборов, к которым имеет доступ обслуживающий персонал, от цепи высокого напряжения.

Трансформаторы тока для защиты предназначаются для передачи измерительной информации в устройства защиты и управления. Соответственно этому трансформатор тока для защиты обеспечивает:

• Преобразование переменного тока любого значения в переменный ток, приемлемый для питания устройств релейной защиты;
• Изолирование реле, к которым имеет доступ обслуживающий персонал, от цепи высокого напряжения.

Трансформаторы тока в установках высокого напряжения необходимы даже в тех случаях, когда уменьшения тока для измерительных приборов или реле не требуется.

Какие типы трансформаторов бывают, фото, цена, схему подключения и прочую информацию можно посмотреть <<Здесь>>.

Трансформатор тока (ТТ) – типы, работа и применение

Содержание

Что такое трансформатор тока (ТТ)?

A C.T «Трансформатор тока» представляет собой тип измерительного трансформатора, предназначенного для понижения тока во вторичной обмотке для защиты и измерения пропорционального первичного тока.

Эти трансформаторы с амперметрами низкого диапазона используются для измерения тока в цепях высокого напряжения. Они также используются для понижения тока в определенном соотношении, чтобы изолировать прибор от линий высокого напряжения.

Похожие сообщения:

• Что такое трансформатор напряжения (PT)? Типы и работа трансформаторов напряжения
• Разница между трансформатором тока и трансформатором напряжения

Конструкция трансформатора тока

Толстый провод с одним или несколькими витками используется в качестве первичной обмотки, которая электромагнитно связана с линией, ток которой необходимо измерить.

Вторичная обмотка состоит из множества витков тонких проводов, которые соединены параллельно с клеммами амперметра.

По напряжению это повышающий трансформатор, который понижает уровень тока. Если соотношение витков между первичным и вторичным составляет 100:05; затем он повысит уровень напряжения в пересчете на 20:01 или понизит уровень тока в пересчете на 01:20.

Следовательно, если мы знаем коэффициент тока и номинал амперметра переменного тока, мы можем определить линейный ток. Это та же самая концепция, используемая в токоизмерительных клещах.

Работа трансформатора тока

Клемма (также известная как клипон) представляет собой разновидность амперметра на основе трансформатора тока. Пластинчатый сердечник сконструирован таким образом, что его курок можно открыть легким нажатием, т.е. он открывает сердечник приборного трансформатора.

Шина или фидер, для которых требуется измерение тока, вставляются в разомкнутую жилу, а спусковой крючок отпускается, чтобы закрыть жилу. Токонесущий проводник или фидер действует как одновитковая первичная обмотка, а вторичная обмотка подключается к стандартному амперметру. Этот процесс показан на рис. ниже.

Имейте в виду, что внутреннее сопротивление амперметра очень мало, поэтому трансформатор тока работает как короткое замыкание. Если по каким-то причинам амперметр отключен от вторичной обмотки, необходимо закоротить вторичную обмотку.

Другими словами, вторичная обмотка трансформатора тока ни при каких обстоятельствах не должна оставаться разомкнутой. Короче говоря, он никогда не должен работать без нагрузки, когда ток протекает через первичную обмотку. В противном случае это будет похоже на работу трансформатора напряжения в условиях короткого замыкания, что приведет к повреждению изоляции, а также к опасности поражения оператора электрическим током.

Похожие сообщения:

• Разница между силовыми трансформаторами и распределительными трансформаторами?
• Разница между идеальным и реальным или практическим трансформатором

Трансформаторы высокого напряжения

Трансформаторы тока ( CT ) используются в Высокое напряжение ( HV ) и Среднее напряжение ( MV ) ^{[1] ( MV ) [1] ( MV ) [1] ( МВ )0093 Установки для подачи изображения электрического тока на реле и блоки защиты и измерительную аппаратуру и предназначены для обеспечения тока во вторичной обмотке, пропорционального току, протекающему в его первичной.}

ТТ подключаются последовательно и устройства защиты и приборы учета подключаются к вторичке ТТ в последовательное объединение , как показано на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема подключения трансформатора тока

Похожие сообщения:

• Трансформатор, конструкция, работа, типы Применение и ограничения
• Что такое идеальный трансформатор? Цепь, рабочая & Векторная диаграмма

Установка и процедура трансформатора тока

ТТ ВН обычно устанавливаются на открытом воздухе, на подстанциях AIS ( Подстанция с воздушной изоляцией ) — Рисунок 2 — или в помещении, в ГИС подстанции ( Элегазовая подстанция ) — Рисунок 3. ТТ СН обычно устанавливаются в помещении, в Распределительные устройства среднего напряжения — Рисунок 4.

3 900 Трансформатор тока на подстанции АИС

Рисунок 3 – Трансформатор тока на подстанции КРУЭ

Рисунок 4 – Трансформатор тока в РУ СН

Вторичная цепь ТТ должна быть заземлена, и0018 заземлен только в одной точке . Если вторичная часть CT остается без нагрузки , существует риск взрыва .

• Связанный пост: Система противопожарной защиты трансформаторов – причины, типы и требования

Особые меры предосторожности должны быть приняты при подключении CT первичного (места соединения обычно обозначаются P1 и P2 ) и вторичного y (точки подключения обычно обозначаются S1 и S2

) для обеспечения правильного протекания электрического тока и надлежащего функционирования устройств, что поясняется на рисунке 5.

Рисунок 5 – Подключение CT

При таком подключении направления первичных и вторичных токов:

• P1 è   P2 7
• С1  è   S2    ( Externally )

При тестировании CT с использованием оборудования

Omicron test можно проверить правильность подключения CT :

• 0007 .
• Если соединение неправильное, тестовое оборудование покажет угол 180° .

Похожие сообщения:

• Эффективность трансформатора — эффективность в течение всего дня и максимальная эффективность
• Фазирование трансформатора: точечное обозначение и точечное обозначение

Конструкция и типы высоковольтных трансформаторов тока

Выпускаются два типа CT :

• «Online» ( прямоточный ) CT (рисунок 6) – бар первичный тип и намоточный первичный тип .
• «Кольцевой» ( бублик ) CT (рис. 7)

«Кольцевой» ТТ состоит из железного тороида, который образует сердечник трансформатора и намотан вторичными витками. Кольцо надевается на первичный проводник, что составляет один первичный виток.

Рисунок 6 – На линии CT

Рисунок 7 – Кольцевой тип CT

Кольцевой тип CT обычно используется в кабелях, шинах и проходных изоляторах трансформаторов.

Обычно HV CT используют масло или газ ( SF6 ) в качестве изоляционной среды, а MV CT используют синтетические смолы .

CT может иметь одну или несколько жил; типичные области применения этих ядер:

• Ядро 1 – учет; учет энергии; запись.
• Жилы 2 и 3 – защита.

Использование более одного ядра для защиты оправдано при наличии в установке двух комплектов защит – основной и резервный .

• Связанная статья: Способы охлаждения трансформатора

Характеристики и спецификация трансформаторов тока

Основные электрические характеристики CT :

• Номинальное напряжение ( максимальное напряжение ТТ может выдерживать )
• Номинальный первичный ток
• Соотношение
• Класс точности
• Мощность нагрузки
• Коэффициент рейтинга ( РФ )
• Кривая намагничивания

Согласно IEC ^[2] Стандарт 61869-2, пункт 5.201 , номинальные первичные токи CT : 60 – 75 А и их десятичные кратные или дробные части .

Отношение ТТ отношение между значениями первичного и вторичного токов ; обычные вторичные значения 1 A и 5 A .

Некоторые модели CT имеют специальных первичных катушек , которые обеспечивают двойное передаточное отношение , если предполагается увеличение установки (пример: 200-400/1 A ) – см. рис. 8.

3

Рисунок 8 – Схема соединения первичных обмоток ТТ с двойным коэффициентом

Класс точности трансформатора тока представляет собой допустимую погрешность процентов и связан с мощностью нагрузки , кажущейся мощностью , выраженной в ВА , которая принимается от вторичного сердечника ( вторичная нагрузка ), и для которых гарантируется точность.

В соответствии с упомянутым выше стандартом IEC , CT наиболее распространенными погрешностями и нагрузками являются:

• Учет энергии : 2 или 0,5/2,5
• Измерение : 5/10 ВА
• Защита : PX, 5P10, 10P10, 5P20 или 10P20/ 15 ВА или 30 ВА ; Первые рисунки ( « 5 » и « 10 ») связаны с максимальным разрешением ошибки и вторыми рисунками (« 10 0007 » и « » и « » и « » и « » и « » и « ». ») связаны с Предельный коэффициент точности ( ALF ), который представляет способность сердечников воспроизводить токи короткого замыкания без насыщения ^[3] . « P » означает защиту .

Класс PX является наиболее точным и обычно используется для основных защит . Этот класс точности был сохранен IEC в 1966 году в поправке No. 1 от до бывший Стандартный 60044 включая класс точности « X », определенный на отозванном BS 3938:1973 .

• Связанная статья: Потери в трансформаторе – виды потерь энергии в трансформаторе

Этот трансформатор с низким реактивным сопротивлением рассеяния, для которого знания характеристик вторичного возбуждения трансформатора, сопротивления вторичной обмотки, сопротивления вторичной нагрузки и коэффициента трансформации достаточно для оценки его характеристик по отношению к релейной системе защиты, с которой он будет использоваться .

Характеристики ТТ PX точности :

• Номинальный первичный ток
• Соотношение (максимальная ошибка: 25% )
• Напряжение в точке колена
• Ток намагничивания (возбуждения) (при заданном напряжении)
• Вторичное сопротивление (при 75°C )

Общие погрешности и нагрузочные мощности, а также пределы погрешности согласно стандарту IEC 61869 указаны в таблице 1.

Таблица 1 – Общие погрешности и нагрузочные мощности ТТ и пределы погрешностей

RF , который является характеристикой сердечников учета и учета энергии , представляет собой величину , на которую ток первичной нагрузки может быть увеличен по сравнению с номинальным значением, указанным на паспортной табличке, без превышения допустимого повышения температуры , т.е. скажем, перегрузочная способность трансформатора . Обычное значение для RF составляет 1,5 .

И наоборот, минимальный первичный ток , который ТТ может точно измерить означает « легкая нагрузка » или 10% номинального тока

Номинальный коэффициент ТТ в значительной степени зависит от температуры окружающей среды . Большинство CT имеют рейтинговые коэффициенты для 35°C и 55°C . Обычное значение для RF составляет 1,5 .

• Связанный пост: Уравнение ЭДС трансформатора

Также важно учитывать в CT 9

Рисунок 9 – Кривая намагничивания трансформатора тока

Для удовлетворительной работы этого трансформатора тока при линейная часть кривой намагничивания , т. е. ниже точки, в которой происходит насыщение , известной как точка перегиба .

Точка перегиба определяется как точка, в которой увеличение напряжения на 10% приводит к увеличению тока намагничивания на 50% .

Напряжение в точке перегиба менее применимо для измерения трансформаторов тока , поскольку их точность, как правило, намного выше, но ограничена очень узкой полосой пропускания номинальных значений трансформатора тока, обычно в 1,2–1,5 раза превышающей номинальный ток . Однако концепция напряжения в точке перегиба очень уместна для защитных трансформаторов тока , поскольку они обязательно подвергаются воздействию токов , в 20 или 30 раз превышающих номинальный ток во время отказов и является наиболее важным для дифференциальной защиты, которая будет обсуждаться позже.

Точка на кривой намагничивания , в которой работает ТТ , зависит от сопротивления вторичной цепи ТТ .

• Связанный пост: Можем ли мы использовать трансформатор 60 Гц от источника питания 50 Гц и наоборот?

Похожие сообщения:

• Разница между однофазным и трехфазным трансформатором
• Разница между идеальным и реальным или практическим трансформатором
• Почему трансформатор не может работать от источника постоянного тока?
• Эквивалентная схема электрического трансформатора
• Параллельная работа однофазных и трехфазных трансформаторов
• Scott-T Соединение трансформатора
• Проверка полярности трансформатора – принципиальная схема и работа
• Испытание Сампнера или параллельное испытание трансформатора
• Испытание на короткое замыкание и испытание на обрыв трансформатора

URL Скопировано

Эксплуатация трансформаторов тока – Janitza electronics

Меню

Замена измерительного прибора (короткое замыкание трансформаторов тока)

Вторичная цепь трансформатора тока никогда не должна размыкаться, когда ток протекает в первичной цепи.

Выход трансформатора тока представляет собой источник тока. Таким образом, с увеличением нагрузки выходное напряжение увеличивается (согласно соотношению U = R x I) до тех пор, пока не будет достигнуто насыщение. Выше точки насыщения пиковое напряжение продолжает расти с увеличением искажений и достигает своего максимального значения при бесконечной нагрузке, то есть при открытых вторичных клеммах. Поэтому при открытых трансформаторах могут возникать пики напряжения, которые могут представлять опасность для людей, а также могут повредить измерительные приборы при повторном подключении.

Таким образом, необходимо избегать разомкнутой работы трансформаторов тока, а ненагруженные трансформаторы тока должны замыкаться накоротко.

Рис.: Клеммная колодка трансформатора тока

Клеммная колодка трансформатора тока с устройствами короткого замыкания

Для короткого замыкания трансформаторов тока и в целях периодических сравнительных измерений рекомендуется использовать специальные клеммные колодки для DIN-рейки. оборудование, изолированные перемычки для заземления и короткого замыкания клемм трансформаторов тока.

Перегрузка измерительного ТТ

Перегрузка по первичному току:
Слишком высокий первичный ток –> Насыщение материала сердечника –> Резкое снижение точности.

Перегрузка по номинальной мощности:
Слишком много измерительных приборов или чрезмерно длинные линии подключены к трансформатору с его номинальной мощностью –> Насыщение материала сердечника –> Резко снижается точность.

Короткое замыкание на вторичной стороне трансформатора тока

В случае короткого замыкания сигнал недоступен. Измерить измерительным прибором невозможно. Трансформаторы тока могут (или должны) замыкаться накоротко при отсутствии нагрузки (измерительного устройства).

Работа с гармониками

Наши трансформаторы тока обычно измеряют гармоники до 2,5 кГц (50-я гармоника), а многие типы также измеряют до 3 кГц и даже выше. Однако при более высоких частотах увеличиваются потери на вихревые токи и, следовательно, увеличивается нагрев.