Принцип действия трансформатора тока: Трансформатор тока: конструкция, принцип работы, классификация

принцип работы для измерения параметров электросетей

Содержание

• 1 Индуктивные связи в ТТ
• 2 Особенности трансформации энергии для ТТ
• 3 Особенности конструкции ТТ
• 4 Измерительные ТТ и ТН
• 5 Область применения ТТ
• 6 Классы точности ТТ
• 7 Видео

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

Принцип работы генераторов тока в автомобилях

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

Устройство и принцип работы электросчетчика

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

Принцип работы синхронного генератора

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:

Принцип работы трансформатора тока

Трансформатор тока представляет собой тип «измерительного трансформатора», который предназначен для производства переменного тока в его вторичной обмотки, которое пропорционально току измеряется в его первичном. Трансформаторы тока уменьшают токи высокого напряжения до гораздо более низкого значения и обеспечивают удобный способ безопасного контроля фактического электрического тока, протекающего в линии электропередачи переменного тока, с использованием стандартного амперметра.  

• Ручные трансформаторы тока
• Сфера применения
• Принцип работы
• Для чего нужны трансформаторы тока
• Схемы подключения
• Коэффициент трансформации
• Принцип работы трансформатора тока

Принцип работы основного трансформатора тока немного отличается от обычного трансформатора напряжения. Трансформатор тока состоит из одного или нескольких витков в качестве своей первичной обмотки. Эта первичная обмотка может иметь либо один плоский виток, либо катушку из сверхпрочного провода, намотанного на сердечник, либо просто проводник или шину, расположенную через центральное отверстие, как показано на рисунке. 

Из-за такого типа расположения трансформатор тока часто называют также «последовательным трансформатором», поскольку первичная обмотка, которая никогда не имеет более нескольких витков, соединена последовательно с проводником с током, питающим нагрузку.

Однако вторичная обмотка может иметь большое количество витков катушки, намотанных на многослойный сердечник из магнитного материала с малыми потерями.

Этот сердечник имеет большую площадь поперечного сечения, так что создаваемая плотность магнитного потока является низкой при использовании провода с меньшей площадью поперечного сечения, в зависимости от того, какой ток должен быть понижен, когда он пытается выдать постоянный ток, независимо от подключенной нагрузки.

Вторичная обмотка будет подавать ток либо на короткое замыкание, в виде амперметра, либо на резистивную нагрузку, пока напряжение, наведенное во вторичной обмотке, не станет достаточно большим, чтобы насытить сердечник или вызвать отказ из-за чрезмерного пробоя напряжения. В отличие от трансформатора напряжения, первичный ток трансформатора тока не зависит от тока вторичной нагрузки, а контролируется внешней нагрузкой. Вторичный ток обычно оценивается в стандартный 1 Ампер или 5 Ампер для больших значений первичного тока.

Существует три основных типа трансформаторов тока:

• Обмоточный трансформатор тока — первичная обмотка трансформатора физически соединена последовательно с проводником, который несет измеренный ток, протекающий в цепи. Величина вторичного тока зависит от коэффициента оборотов трансформатора.
• Тороидальный трансформатор тока — они не содержат первичной обмотки. Вместо этого линия, по которой проходит ток, протекающий в сети, проходит через окно или отверстие в тороидальном трансформаторе. Некоторые трансформаторы тока имеют «разделенный сердечник», который позволяет открывать, устанавливать и закрывать его, не отключая цепь, к которой они подключены.
• Трансформатор тока стержневого типа — в этом типе трансформатора тока используется фактический кабель или шина главной цепи в качестве первичной обмотки, что эквивалентно одному витку. Они полностью изолированы от высокого рабочего напряжения системы и обычно крепятся болтами к токонесущему устройству.

Ручные трансформаторы тока

В настоящее время доступно много специализированных типов трансформаторов тока. Популярный и портативный тип, который может быть использован для измерения нагрузки цепи, называется «клещами», как показано на рисунке. Измерители зажимов открывают и закрывают вокруг проводника с током и измеряют его ток, определяя магнитное поле вокруг него, обеспечивая быстрое считывание результатов измерений, как правило, на цифровом дисплее без отключения или размыкания цепи.

Наряду с ручным зажимом типа трансформатора тока имеются трансформаторы тока с разделенным сердечником, у которых один конец съемный, поэтому нет необходимости отсоединять проводник нагрузки или шину для его установки. Они доступны для измерения токов от 100 до 5000 ампер, с квадратными размерами окна от 1 ″ до более 12 ″ (от 25 до 300 мм).

Сфера применения

Сфера применения включает все отрасли, в которых происходит преобразование энергетических величин. Эти устройства относятся к числу вспомогательного оборудования, которое используется параллельно с измерительными приборами и реле при создании цепи переменного тока. В этих случаях трансформаторы преобразуют энергию для более удобной расшифровки параметров или соединения оборудования с разными характеристиками в одну цепь.

Также выделяют измерительную функцию трансформаторов: они служат для запуска электроцепей с повышенным напряжением, к которым требуется подключить измерительные приборы, но не представляется возможным сделать это напрямую. Основная задача таких трансформаторов – передача полученной информации о параметрах тока на приборы для измерительных манипуляций, которые подсоединены к обмотке вторичного типа. Также оборудование дает возможность контролировать ток в цепи: при использовании реле и достижении максимальных токовых параметров активируется защита, выключающая оборудование во избежание перегорания и нанесения вреда персоналу.

Принцип работы

Действие такого оборудования основано на законе индукции, согласно которому напряжение попадает на первичные витки и ток преодолевает создаваемое сопротивление обмотки, что вызывает формирование магнитного потока, передающегося на магнитопровод. Поток идет в перпендикулярном направлении относительно тока, что позволяет минимизировать потери, а при пересечении им витков вторичной обмотки активируется сила ЭДС. В результате ее воздействия в системе появляется ток, который сильнее сопротивления катушки, при этом напряжение на выходной части вторичных витков снижается.

Простейшая конструкция трансформатора, таким образом, включает сердечник из металла и пару обмоток, не соединенных друг с другом и выполненных в виде проводки с изоляцией. В некоторых случаях нагрузка идет только на первичные, а не вторичные витки: это так называемый холостой режим. Если же ко вторичной обмотке подсоединяют оборудование, потребляющее энергию, по виткам проходит ток, который создает электродвижущая сила. Параметры ЭДС обусловлены количеством витков. Соотношение электродвижущей силы для первичных и вторичных витков известно как коэффициент трансформации, вычисляется по отношению их числа. Регулировать напряжение для конечного потребителя энергии можно, изменяя число витков первичной либо вторичной обмотки.

Для чего нужны трансформаторы тока

Трансформатор тока нулевой последовательности широко используется в организации работы производства, в быту (с его помощью проводят сварочные работы, он нормализуют входящее в дом напряжение, бросок тока, он нормализует работу электросчётчика с целью увеличения безопасности).

Трансформатор является важным инструментом в области электротехники. Текущие уровни электрического тока должны контролироваться в целях безопасности и эффективности работы прочих бытовых и промышленных приборов. Измерительные устройства, подключенные к трансформаторам, позволяют совершать мониторинг в различных местах по всей системе. Они также могут быть использованы для измерения электрического использования здания и выставления счетов или целей проверки.

Трансформатор тока — схема

Схемы подключения

Для того чтобы устройство эффективно работало и качественно выполняло возложенные на него функции, нужно правильно его подключить. Для этого следует руководствоваться одной из стандартных схем, позволяющих удовлетворить требования владельцев оборудования. Только в этом случае можно добиться желаемого результата и выполнить работу за максимально короткий промежуток времени.

Основные схемы соединения трансформаторов и обмоток реле:

1. Звезда. Этот вариант подключения предусматривает установку трансформаторов тока во всех фазах. Их вторичные обмотки соединяются с соответствующими элементами реле в виде звезды, а нулевые точки — с общим проводом. Такая схема используется только в защитных устройствах, предотвращающих короткие замыкания.
2. Неполная звезда. Единственное отличие этого способа подключения от звезды — установка трансформаторов только в двух фазах.
3. Треугольник. Вторичные обмотки всех трансформаторов последовательно соединяются друг с другом при помощи разноимённых выводов. К вершинам образованного треугольника подключаются реле, соединённые в звезду. Этот вариант применяется для дистанционных и дифференциальных защит.
4. Неполный треугольник. Отличительная черта этой схемы подключения — использование вторичных обмоток, установленных не во всех фазах, а только в двух. Такой вариант применяется для защиты двигателей от междуфазных коротких замыканий.

Коэффициент трансформации

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

 

 

Принцип работы трансформатора тока

Демонстрацию процессов, происходящих при преобразованиях электрической энергии внутри трансформатора, поясняет схема.

Через силовую первичную обмотку с числом витков ω1 протекает ток I1, преодолевая ее полное сопротивление Z1. Вокруг этой катушки формируется магнитный поток Ф1, который улавливается магнитопроводом, расположенным перпендикулярно направлению вектора I1. Такая ориентация обеспечивает минимальные потери электрической энергии при ее преобразовании в магнитную.

Пересекая перпендикулярно расположенные витки обмотки ω2, поток Ф1 наводит в них электродвижущую силу Е2, под влиянием которой возникает во вторичной обмотке ток I2, преодолевающий полное сопротивление катушки Z2 и подключенной выходной нагрузки Zн.

При этом на зажимах вторичной цепи образуется падение напряжения U2.

Величина К1, определяемая отношением векторов I1/I2, называется коэффициентом трансформации. Ее значение задается при проектировании устройств и замеряется в готовых конструкциях. Отличия показателей реальных моделей от расчетных значений оценивается метрологической характеристикой —классом точности трансформатора тока.

В реальной работе значения токов в обмотках не являются постоянными величинами. Поэтому коэффициент трансформации принято обозначать по номинальным значениям. Например, его выражение 1000/5 означает, что при рабочем первичном токе 1 килоампер во вторичных витках будет действовать нагрузка 5 ампер. По этим значениям и рассчитывается длительная эксплуатация этого трансформатора тока.

Магнитный поток Ф2 от вторичного тока I2 уменьшает значение потока Ф1 в магнитопроводе. При этом создаваемый в нем поток трансформатора Фт определяется геометрическим суммированием векторов Ф1 и Ф2.

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 3 чел.
Средний рейтинг: 2.7 из 5.

Трансформатор тока (ТТ) – конструкция и принцип работы

Трансформатор тока (ТТ) – это тип трансформатора, который используется для измерения переменного тока. Он вырабатывает переменный ток (AC) во вторичной обмотке, который пропорционален переменному току в его первичной обмотке. Трансформаторы тока, наряду с трансформаторами напряжения или потенциала, являются приборными трансформаторами.

Трансформаторы тока предназначены для воспроизведения в уменьшенном масштабе тока в высоковольтной линии и изоляции измерительных приборов, счетчиков, реле и т. д. от высокого напряжения
Цепь питания.

Большие переменные токи, которые невозможно измерить или пропустить через обычный амперметр и токовые катушки ваттметров, счетчики энергии, можно легко измерить с помощью трансформаторов тока вместе с обычными приборами малого диапазона.

Связанный: Принцип работы трансформатора

Содержание

Символ трансформатора тока / принципиальная схема

Принципиальная схема трансформатора тока

A трансформатор тока  (CT) в основном имеет первичную обмотку из одного или нескольких витков большой площади поперечного сечения. В некоторых случаях шина с высоким током может действовать как первичная обмотка. Он подключается последовательно с линией, по которой течет большой ток.

Конструкция трансформатора тока и обозначение цепи Обозначения цепи трансформатора тока в соответствии со стандартами IEEE и IEC

Вторичная обмотка трансформатора тока состоит из большого количества витков тонкого провода с малой площадью поперечного сечения. Обычно это 5А. Он подключен к катушке амперметра нормального диапазона.

Связанный: Почему вторичная обмотка трансформатора тока (ТТ) не должна быть разомкнута?

Принцип работы трансформатора тока

Эти трансформаторы в основном являются повышающими трансформаторами, то есть повышают напряжение от первичной обмотки к вторичной. Таким образом, ток уменьшается от первичного к вторичному.

Итак, с текущей точки зрения, эти понижающие трансформаторы значительно понижают значение тока от первичной обмотки к вторичной.

Лет,

N ₁ = количество первичных поворотов

N ₂ = количество вторичных поворотов

I ₁ = первичный ток

I ₂ = второстепенный ток

для трансформатора,

I ₁ /i ₂ = N ₂ /N ₁

AS N ₂ очень высок по сравнению с N ₁ , соотношение I ₁ до I ₂ также очень высокий для текущих трансформаторов. Такой коэффициент тока указывается для представления диапазона трансформатора тока.

Например, рассмотрим диапазон 500:5, тогда это означает, что C.T. понижает ток от первичной обмотки к вторичной в отношении 500 к 5. 

I ₁ /I ₂   = 500/5

Зная это отношение тока и показания счетчика на вторичной обмотке, фактический высокий линейный ток через первичку можно получить.

Типы трансформаторов тока

В зависимости от области применения трансформаторы тока можно разделить на два типа:

1. Внутренние трансформаторы тока
2. Трансформаторы тока наружной установки

Внутренние трансформаторы тока

Трансформаторы тока, предназначенные для установки внутри металлических шкафов, известны как внутренние трансформаторы тока.

В зависимости от метода изоляции их можно дополнительно классифицировать как:

• Лента изолированная
• Литая смола (эпоксидная смола, полиуретан или поликрит)

С точки зрения конструктивных аспектов трансформаторы тока для внутренней установки можно разделить на следующие типы:

1. ТТ стержневого типа : ТТ, имеющие стержень подходящего размера и материала, используемого в качестве первичной обмотки, известны как ТТ стержневого типа. Стержень может быть прямоугольного или круглого сечения.
2. ТТ с прорезью/окном/кольцом : ТТ с отверстием в центре для пропуска через него первичного проводника известны как ТТ «кольцевого» (или «прорезного/оконного») типа.
3. ТТ с обмоткой : ТТ с первичной обмоткой, состоящей более чем из одного полного витка, намотанной на сердечник, известен как ТТ с обмоткой. Соединительные клеммы первичной обмотки могут быть аналогичны клеммам ТТ стержневого типа, или для этой цели могут быть предусмотрены прямоугольные контактные площадки.

Трансформатор тока для наружной установки

Эти трансформаторы тока предназначены для наружного применения. Они используют трансформаторное масло или любую другую подходящую жидкость для изоляции и охлаждения. Погруженный в жидкость ТТ, который герметизирован и не сообщается с атмосферой, известен как герметичный ТТ.

Маслонаполненные ТТ для наружного применения дополнительно классифицируются как

1. ТТ с резервуаром под напряжением
2. мертвый резервуар типа CT

Большинство трансформаторов тока для наружной установки представляют собой высоковольтные трансформаторы тока. В зависимости от применения они подразделяются на:

1. Измерительный трансформатор тока
2. Защитный трансформатор тока

Трансформатор тока бака под напряжением

В этой конструкции измерительных трансформаторов бак, в котором находятся сердечники, находится под напряжением сети. На рисунке показан боевой резервуар CT. Можно отметить, что втулка этого ТТ подвержена повреждениям при транспортировке, так как ее центр тяжести находится на большой высоте.

Трансформатор тока бака под напряжением

Трансформатор тока бака бака

В конструкции трансформаторов тока бака бака бак, в котором находятся сердечники, находится под потенциалом земли.

На рисунке показана конструкция мертвого бака (одинарная втулка), монтаж которой аналогичен конструкции работающего бака, но здесь центр тяжести расположен низко. Следовательно, этот тип ТТ не повреждается при транспортировке.

Трансформатор тока с резервным баком

На рисунке изображен трансформатор тока с резервным баком (двухвходовой), который имеет очень компактные размеры и может быть установлен на стальной конструкции рядом с автоматическими выключателями наружной установки.

ТТ, имеющий более одного сердечника и более одной вторичной обмотки, называется многоядерным ТТ (например, ТТ с измерительным и защитным сердечниками).

Трансформатор тока, в котором путем повторного соединения или обвязки первичной или вторичной обмотки можно получить более одного коэффициента, известен как измерительный трансформатор с несколькими коэффициентами (например, трансформатор тока с коэффициентом 800-400-200/1 А). В таких трансформаторах следует избегать изоляции первичных обмоток, насколько это допускается конструкцией.

Измерительный трансформатор, предназначенный для двойного назначения измерения и защиты, известен как измерительный трансформатор двойного назначения.

ТТ с разъемным измерительным сердечником, используемым для измерения тока в сборной шине, известен как ТТ с разъемным сердечником. Пружинное действие трансформатора тока с разъемным сердечником позволяет оператору использовать этот трансформатор тока для охвата токоведущей шины низкого напряжения без прекращения протекания тока.

Измерительный и защитный трансформаторы тока

Трансформатор тока в некоторой степени подобен силовому трансформатору, поскольку оба они основаны на одном и том же фундаментальном механизме электромагнитной индукции, но существуют значительные различия в их конструкции и работе.

Трансформатор тока, используемый для цепей измерения и индикации , в народе называется Измерительный ТТ .

Трансформатор тока, используемый вместе с защитными устройствами , обозначен как Защита CT .

ТТ класса измерения имеет намного меньшую мощность ВА, чем ТТ класса защиты. Измерительный ТТ должен быть точным во всем диапазоне, т.е. от 5% до 125% нормального тока. Другими словами, его импеданс намагничивания при низких уровнях тока (и, следовательно, низких уровнях потока) должен быть очень высоким.

ТТ с измерительным сердечником предназначен для более точной работы в пределах указанного диапазона номинального тока. Когда ток превышает этот номинал, измерительный сердечник насыщается, тем самым ограничивая величину уровня тока внутри устройства. Это защищает подключенные приборы учета от перегрузки при протекании тока аварийного уровня. Он защищает расходомер от воздействия чрезмерных крутящих моментов, которые могут возникнуть во время этих отказов.

Измерительный ТТ класса

В противоположность этому, для ТТ класса защиты ожидаемая линейная характеристика до 20-кратного превышения номинального тока. Его характеристики должны быть точными в диапазоне нормальных токов и вплоть до токов короткого замыкания. В частности, для трансформаторов тока со степенью защиты импеданс намагничивания должен поддерживаться на большом значении в диапазоне токов порядка токов короткого замыкания.

Protection CT Класс

Защитный сердечник предназначен для преобразования сигнала без искажений даже в диапазоне перегрузки по току. Это позволяет реле защиты точно измерять значение тока повреждения даже в условиях очень высокого тока.

Для измерения трансформаторов тока требуется точность в пределах нормального рабочего диапазона до 125 процентов от номинального тока. Для других условий перегрузки по току точность не требуется, скорее в сердечнике должно быть насыщение, чтобы снять с подключенных приборов напряжения, вызванные перегрузкой по току.

Точность не требуется для токов ниже номинального значения для защитных ТТ. Но должна быть точность при всех более высоких значениях тока вплоть до максимального первичного тока, равного максимальному уровню неисправности системы.

Решение об использовании ТТ двойного назначения для измерения и защиты зависит от различных факторов, таких как конструкция, стоимость и место, а также от способности прибора выдерживать кратковременные перегрузки по току.

Трансформаторы тока классов T и C

Стандарты ANSI/IEEE подразделяют трансформаторы тока на два типа:

1. Трансформаторы тока класса T
2. Трансформатор тока класса C

Как правило, ТТ класса Т представляет собой ТТ с обмоткой с одним или несколькими первичными витками, намотанными на сердечник. Это связано с высоким потоком рассеяния в активной зоне. Из-за этого единственный способ определить его производительность — провести тест. Другими словами, для этих типов ТТ нельзя использовать стандартные рабочие характеристики.

Для ТТ класса С буквенное обозначение «С» указывает на то, что потоком рассеяния можно пренебречь. ТТ класса С являются более точными ТТ стержневого типа. В таких ТТ поток рассеяния из сердечника поддерживается очень малым. Рабочие характеристики таких ТТ можно оценить по стандартным кривым возбуждения. Кроме того, погрешность отношения поддерживается в пределах ±10% для стандартных условий эксплуатации.

Конструкция трансформатора тока

Как уже упоминалось выше, существуют три типа конструкций трансформаторов тока для помещений:

1. Тип раны CT
2. Тороидальный (окно) Тип CT
3. Бар типа CT

Трансформатор тока с обмоткой – Первичная обмотка трансформатора физически соединена последовательно с проводником, по которому течет измеряемый ток в цепи. Величина вторичного тока зависит от коэффициента трансформации трансформатора.

Трансформатор тока тороидального (оконного) типа – не содержат первичной обмотки. Вместо этого линия, по которой протекает ток в сети, продевается через окно или отверстие в тороидальном трансформаторе. Некоторые трансформаторы тока имеют «разъемный сердечник», что позволяет открывать, устанавливать и закрывать их без отключения цепи, к которой они подключены.

ТТ тороидального типа (с окном) ТТ стержневого типа

Трансформатор тока стержневого типа – В этом типе трансформатора тока в качестве первичной обмотки используется фактический кабель или шина главной цепи, что эквивалентно одинарной обмотке. повернуть. Они полностью изолированы от высокого рабочего напряжения системы и обычно крепятся болтами к токоведущему устройству.

1. Трансформатор тока с обмоткой

В конструкции с обмоткой первичная обмотка наматывается на сердечник более чем на один полный виток.

Трансформатор тока с обмоткой

Конструкция трансформатора тока с обмоткой показана выше.

В трансформаторе тока с обмоткой низкого напряжения вторичная обмотка намотана на бакелитовый каркас. Тяжелая первичная обмотка намотана непосредственно поверх вторичной обмотки с подходящей изоляцией между ними.

В противном случае первичная обмотка наматывается полностью отдельно, затем обматывается подходящим изоляционным материалом и собирается вместе с вторичной обмоткой на сердечнике.

Трансформаторы тока могут быть кольцевого или оконного типа. Некоторые часто используемые формы штамповки трансформаторов тока оконного типа показаны на рисунке ниже.

В качестве материала сердечника для навивного типа используется железоникелевый сплав или ориентированная электротехническая сталь. Перед установкой вторичной обмотки на сердечник ее изолируют с помощью концевых хомутов и кольцевых обмоток из прессованных плит. Такие прессборды обеспечивают дополнительную изоляцию и защиту обмотки от повреждений из-за острых углов.

2. Трансформатор тока стержневого типа

В этом типе трансформатора тока первичная обмотка представляет собой не что иное, как стержень подходящего размера. Конструкция показана на рис.

Трансформатор тока стержневого типа

Изоляция первичной обмотки стержневого типа представляет собой бакелизированную бумажную трубку или смолу, отформованную непосредственно на стержне. Такая первичная обмотка стержневого типа является составной частью трансформатора тока. Сердечник и вторичная обмотка одинаковы в трансформаторе стержневого типа.

Штамповки, используемые для ламинирования трансформаторов тока, должны иметь большую площадь поперечного сечения, чем у обычных трансформаторов. За счет этого сопротивление чередующихся углов остается максимально низким. Следовательно, соответствующий ток намагничивания также мал.

Обмотки расположены очень близко друг к другу, чтобы уменьшить реактивное сопротивление рассеяния. Чтобы избежать эффекта короны, в трансформаторе стержневого типа внешний диаметр трубки поддерживается большим.

Обмотки сконструированы таким образом, что без повреждений они могут выдерживать силы короткого замыкания, которые могут быть вызваны коротким замыканием в цепи, в которую включен трансформатор тока.

При малых линейных напряжениях для изоляции используется лента и лак. Для линейных напряжений выше 7 кВ применяются масляные или заполненные компаундом трансформаторы тока.

Конструкция трансформатора тока высокого напряжения для наружной установки

Использование / преимущества трансформатора тока

Трансформаторы тока широко используются для измерения тока и контроля работы энергосистемы.

Применение различных типов трансформаторов тока

Наряду с проводами напряжения коммерческие трансформаторы тока приводят в действие электросчетчик практически в каждом здании с трехфазным питанием и однофазным питанием более 200 ампер.

Высоковольтные трансформаторы тока монтируются на фарфоровых или полимерных изоляторах для изоляции от земли.

Трансформаторы тока могут быть установлены на низковольтных или высоковольтных проводах силового трансформатора.

Часто несколько трансформаторов тока устанавливаются в виде «стека» для различных целей. Например, устройства защиты и коммерческого учета могут использовать отдельные трансформаторы тока для обеспечения изоляции между цепями измерения и защиты и позволяют использовать трансформаторы тока с различными характеристиками (точность, перегрузочная способность) для устройств.

Применение высоковольтных трансформаторов тока

Благодаря очень высокой точности идеально подходит для установки в точках учета.

Отличная частотная характеристика; идеально подходит для контроля качества электроэнергии и измерения гармоник.

Подходит для установки в фильтрах переменного и постоянного тока в преобразовательных подстанциях для проектов HVDC.

Примеры применения:

1. Защита высоковольтных линий и подстанций.
2. Защита конденсаторных батарей.
3. Защита силовых трансформаторов.
4. Измерение доходов.

Как работает трансформатор тока? Технически объяснил!

Энергоэффективность Минимальные затраты и высокая доступность системы теперь представляют собой три основных аспекта управления предприятием. Для их достижения необходимо знать, когда, где и как расходуется энергия. Вот почему измерение и контроль основных электрических параметров сети становятся все более важными. Трансформатор тока является одним из основных элементов электроэнергетических систем. Все типы устройств защиты и управления нуждаются в трансформаторах тока. По этой причине все профессионалы должны знать его основы. Прочитав эту статью, вы получите базовые знания о трансформаторе тока.

Трансформатор тока представляет собой особый тип электрооборудования, который понижает высокие первичные токи до низких вторичных токов. Первичная обмотка подключается к измеряемому току, а вторичная обмотка к измерительным приборам.

Трансформатор тока может использоваться в следующих приложениях:

• Амперметры
• Ваттметры
• Варметры
• Счетчики киловатт-часов
• Измерители коэффициента мощности
• Реле управления
• Измерительные преобразователи

Первичная обмотка трансформатора тока состоит из нескольких витков и включена последовательно с линией тока. Вторичная обмотка имеет большее число витков и связана с приборами.

Трансформатор тока используется для измерения и защиты. Используя трансформатор тока, мы можем легко измерять большие токи. Трансформаторы тока рекомендуется применять на токи 40 А и выше.

Трансформаторы тока выполняют две основные функции:

• Ограничение и минимизация тока для измерительных и защитных устройств.
• Изоляция цепей питания от цепей измерения и/или защиты.

Трансформатор тока состоит из первичной обмотки, вторичной обмотки, магнитопровода и изолированного корпуса. Сердечник из высококачественной кремнистой стали отжигается, покрывается лаком, а затем изолируется крышками сердечника из поликарбоната. Вторичная обмотка намотана тороидально на высокоточном полуавтоматическом оборудовании. Для трансформатора тока кольцевого типа с ленточной обмоткой обмотки с покрытием PEW затем покрываются слоновой бумагой, покрываются лаком и дважды обматываются лентами PVS. Обмотки заключены в компактный и термостойкий разъемный колпачок для герметизированного трансформатора тока.

Трансформатор тока служит для преобразования или изменения величины переменного тока (50…400 Гц) в системе, обычно от более высокого значения тока к более низкому значению тока. Преобразование или количество изменений зависит от количества витков как первичного, так и вторичного проводников. ТТ состоит из трех основных компонентов: первичной обмотки, сердечника и вторичной обмотки.

Соотношение или соотношение между числом витков в первичной и вторичной обмотках отвечает за уменьшение или понижение тока в системе до значения, которое может использоваться устройством контроля тока, таким как реле перегрузки или продукт для мониторинга мощности. Следующая формула показывает, как соотношение между обмотками может снизить ток:

Коэффициент трансформации тока

Коэффициент трансформации трансформатора тока представляет собой отношение входного тока первичной обмотки к выходному току вторичной обмотки при полной нагрузке. Например, трансформатор тока с коэффициентом 300:5 рассчитан на 300 ампер первичной обмотки при полной нагрузке и будет производить 5 ампер вторичного тока, когда 300 ампер протекают через первичную обмотку.

Если первичный ток изменяется, вторичный токовый выход изменяется пропорционально. Например, если 150 ампер протекают через первичную обмотку с номиналом 300 ампер, выходной ток вторичной обмотки будет 2,5 ампер (150:300 = 2,5:5)

Точность трансформатора тока

Точность трансформатора тока определяется его сертифицированным классом точности, который указан на заводской табличке. Например, класс точности ТТ 0,3 означает, что ТТ сертифицирован изготовителем с точностью до 0,3 процента от его номинального значения коэффициента для первичного тока, равного 100 процентам от номинального коэффициента.

Трансформатор тока с номинальным коэффициентом 200/5 и классом точности 0,3 будет работать в пределах 0,45% от его номинального значения коэффициента для первичного тока 100 ампер. Чтобы быть более точным, первичный ток 100 А сертифицирован для создания вторичного тока между 2,489ампер и 2,511 ампер.

Полярность трансформатора тока

Полярность трансформатора тока определяется направлением намотки катушек вокруг сердечника ТТ (по часовой стрелке или против часовой стрелки) и способом вывода выводов, если таковые имеются, из корпус трансформатора.

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

(h2) первичный ток, направление к линии; (h3) первичный ток, направление нагрузки; и (X1) вторичный ток.

При установке и подключении трансформаторов тока к реле учета электроэнергии и защитным реле важно соблюдать полярность.

Модели

Существует несколько различных моделей трансформаторов тока, каждая из которых обеспечивает понижение и измерение тока, но способ, которым это достигается, может различаться. Ниже поясняются характеристики трех основных моделей трансформаторов тока.