Формула коэффициента трансформации – советы электрика

Формула коэффициента трансформации

В электротехнике и радиотехнике часто возникает необходимость преобразовать переменное напряжение одной величины в переменное напряжение другой ве­личины. В этих случаях пользуются устройством, ко­торое называется трансформатором.

Трансформатор представляет собой систему из двух или более обмоток, размещенных на одном об­щем железном стержне (сердечнике). Одна из этих обмоток подключается к внешнему источнику пере­менной э. д. с. и называется первичной обмот­кой. Все остальные обмотки носят название вто­ричных
обмоток, и к ним подключаются соот­ветствующие потребители энергии (рис. 1).

Рис. 1 Схема трансформатора.

При включении источника пе­ременной э. д. с. в первичной обмотке протекает переменный ток, а в сердечнике трансформатора соз­дается переменный магнитный поток.

Этот поток про­низывает витки первичной и вторичной обмоток и на каждом отдельном витке, согласно закону электро­магнитной индукции, наводит индуктированную э. д. с. Так как витки каждой обмотки наматываются в одну сторону, то э. д. с.

действующая на концах данной об­мотки, будет равна сумме э. д. с. ее отдельных витков.

Обратите внимание

Если число витков вторичной обмотки W2 меньше числа витков первичной обмотки W1. то и напряжение на концах вторичной обмотки U2 будет меньше напря­жения, действующего на концах первичной обмотки, т. е. U1.

В этом случае трансформатор понижает напряжение внешнего источника, поэтому он назы­вается понижающим. Если число витков вторич­ной обмотки W2 больше числа витков первичной обмотки W1. то напряжение U2 будет больше напря­жения U1.

В таком случае трансформатор повы­шает напряжение, создаваемое внешним источником, и называется повышающим.

Разделив амплитуду напряжения на вторичной об­мотке U2 на амплитуду напряжения, действующего на первичной обмотке U1 получим величину, которая ха­рактеризует степень преобразования величины напря­жения и называется коэффициентом транс­формации:

Так как магнитный поток является общим для обоих обмоток, то отношение напряжения на вторич­ной обмотке к напряжению на первичной обмотке можно заменить отношением чисел витков этих об­моток:

Если n> 1, то трансформатор повышающий, если n< 1, то — понижающий.

Из этого выражения можно определить величины U2 и W2

Схема измерения коэффициента трансформации силовых трансформаторов.

При работе трансформатора на концах нагрузоч­ного сопротивления Rн действует напряжение U2 и во вторичной обмотке протекает ток I2. Следовательно, во вторичной обмотке развивается некоторая мощ­ность Р2.

Эта мощность во вторичной обмотке суще­ствует за счет того, что электрическая энергия, по­требляемая первичной обмоткой из питающей сети, передается во вторичную обмотку.

Если считать ко­эффициент полезного действия трансформатора близ­ким к единице (— 100%), то мощность, потребляемая первичной обмоткой из питающей сети, должна быть равна мощности, созданной во вторичной обмотке:

Мощности в обеих обмотках можно выразить через напряжение и ток данной обмотки:

Подставив выражения для мощностей в формулу, получим:

Разделим обе части полученного равенства на одну и ту же величину I1 U2 :

Произведя сокращение, окончательно получим:

Из формулы видно, что напряжения на обмотках обратно пропорциональны токам, протекающим в этих обмотках.

Чем больше напряжение на обмотке, тем меньше должен быть ток в этой обмотке и тем меньше сечение провода обмотки.

Важно

Поэтому вторичная обмотка в понижающем трансформаторе наматывается, как правило, проводом с большим сечением, т. е. прово­дом, сечение которого намного больше сечения про­вода первичной обмотки.

Из формулы определим I2

Но выражение (U1. U2 ) представляет собой величину, обратную коэффициенту трансформации, т. е.

Данные формулы справедливы для случая, когда у трансформатора имеются всего лишь две обмотки — первичная и вторичная.

В более общем случае у трансформатора может быть большее количество вторичных обмоток, и тогда соотношения между токами и напряжениями в отдельных обмотках будут выглядеть иначе.

Однако и в этих случаях остается справедли­вым равенство мощностей первичной и всех вторич­ных обмоток.

Коэффициент трансформации трансформатора

Определение и формула коэффициента трансформации трансформатора

На практике при использовании энергии электрического тока часто появляется необходимость изменять напряжение, которое подается от генератора. Переменное напряжение можно масштабировать (повышать или понижать) почти без потерь энергии.

Устройства при помощи которых производят преобразование напряжения (силы тока, сопротивления и т.д.) называют трансформаторами.

Трансформаторы не преобразовывают виды энергии, а изменяют величину заданного параметра цепи, уменьшая его или увеличивая, поэтому, когда в данном случае говорят о преобразовании, то имеют в виду масштабирование.

Коэффициентом трансформации называют физическую величину, которая показывает относительное изменение параметра электрической сети, на который направлено преобразование.

Или, проще говоря, коэффициент трансформации показывает, во сколько раз трансформатор изменяет напряжение (силу тока и т.д.).

Обозначают коэффициент трансформации чаще всего буквами k или n (могут встречаться другие обозначения).

Если, то такой трансформатор называют повышающим, если больше единицы — то понижающим.

Разные виды трансформаторов и их коэффициенты трансформации

Так, при помощи трансформатора с параллельным подключением обмотки к источнику электрической энергии производят масштабирование напряжения (трансформатор напряжения), при этом коэффициент трансформации рассчитывают:

где— напряжение на входе трансформатора (на первичной обмотке);— напряжение на выходе трансформатора (на вторичной обмотке);— количество витков на первичной обмотке;— число витков на вторичной обмотке.

Если потерями в обмотках трансформатора пренебрегать нельзя, то коэффициент трансформации можно найти по формуле:

где— сопротивление первичной обмотки трансформатора— сопротивление вторичной обмотки;— ЭДС, которая наводится в каждом из витков обмоток;и— силы токов в соответствующих обмотках.

При помощи трансформатора с параллельным подключением можно масштабировать сопротивление. Расчет коэффициента трансформации при этом связывают с равенством мощности получаемой трансформатором от источника и отдаваемой во вторичную цепь. При этом потерями пренебрегают. Обозначим коэффициент трансформации сопротивления. Можно записать, что:

где— коэффициент трансформации по напряжению;— входное сопротивление трансформатора и нагрузки по отношению к его первичной цепи,— сопротивление нагрузки во вторичной цепи.

Если проводят масштабирование силы тока, то используют трансформатор с последовательным подключением первичной обмотки к источнику (трансформатор тока). Тогда коэффициент трансформации вычисляют как:

Совет
Обратите внимание

Последнее равенство в выражении (3) справедливо, только если не учитывать потери и считать, что:

[/su_box]

Иначе возникает сила тока, которая показывает ток, составленный из тока намагничивания и активных потерь в магнитопроводе (этот ток еще называют током «холостого хода»). Еслито мы имеем связь между силами токов, текущими в обмотках трансформатора в виде:

Примеры решения задач

Первичная обмотка трансформатора имеет 2000 витков, а вторичная 200 витков. Каков коэффициент трансформации? Трансформатор работает как повышающий или как понижающий? Чему будет равно напряжение на вторичной обмотке трансформатора, если на первичную обмотку подается напряжение?

В качестве основы для решения задачи используем выражение:

Так как число витков нам известно, вычислим коэффициент трансформации:

Выразим из формулы (1.1), имеем:

Вычислим искомое напряжение:

1)2) Трансформатор понижающий. 3)В.

Автотрансформатор — это катушка, которая надета на железный сердечник и имеет несколько отводов (рис.1) через назначенное количество витков.

Между зажимами 1-2 имеется 100 витков, между точками 2-3 имеется 200 витков, между зажимами 3 и 4 — 300 витков. К зажимам 1 и 3 подано напряжения 220 В.

Каким будет напряжение если снимать его между зажимами 1 и 2? Каков при этом коэффициент трансформации?

Число витков между зажимами 1-2, между зажимами 1-3:В качестве основы для решения задачи используем формулу:

Выразим искомое напряжение:

Коэффициент трансформации будет равен:

Коэффициент трансформации

Коэффициент трансформации – величина, показывающая во сколько раз входной параметр (напряжение, ток) меньше-больше выходного.

Если цифра выше единицы, осуществляется понижение, наоборот – меньше единицы демонстрирует устройство повышающее. Соответственно, различают коэффициенты трансформации по напряжению или току.

Чисто практическое деление, соответствующее решаемым задачам. Магнитное поле наводит в витках выходной обмотки ЭДС, током не являющуюся определенно.

Измеритель коэффициента трансформации

Устройство трансформаторов

Встречается полное непонимание принципов действия трансформатора. Почему малое количество витков выполняется толстым проводом, прочие вопросы – возникают у новичков. Начнем рассмотрением сердечников.

Выполняются из ферромагнитных материалов. Чтобы внутри распространялось поле. Именно оно является причиной генерации вторичной обмоткой ЭДС.

Майкл Фарадей изготовил сердечник опытного трансформатора (1831 год) из мягкой стали, ввиду выраженности свойств, сегодня поступают иначе:

  1. Электротехническая сталь содержит изрядную долю кремния (несколько %), значительно повышает удельное сопротивление материала. Жесткий сплав с долей углерода до 1%. Ферромагнитные свойства выражены нечетко, падают тепловые потери. В первую очередь – на вихревые токи Фуко. Наводятся переменным магнитным полем в железном сплаве, некоторых других материалах. При работе трансформатора резко растут потери с увеличением частоты, повышение удельного сопротивления подмешиванием кремния является эффективной мерой борьбы с указанным явлением. Потери перемагничивания снижаются применением жесткой стали. Марки Э42, 43, 320, 330, 340, 350, 360. Первая цифра указывает процентное содержание кремния (3 – порядка 4,8%), вторая — характеризует магнитные потери, конкретные значения приводятся ГОСТ (например, 3836), не являются определенными.
  2. Пермаллой представлен сплавом железо-никель. Характерной особенностью материала служит невероятно высокая магнитная проницаемость. Поле внутри многократно усиливается. Пермаллой применяется в маломощных трансформаторах, где потери перемагничивания не могут быть большими по определению. Маркировка дополнена процентным содержанием металлов, Н указывает никель, Х — хром, С — кремний, А — алюминий.

До 60-х годов стоимость трансформаторов считалась по совокупности материалов, потери волновали мало. Но с 70-х цены на нефть выросли порядком, закономерно поднимая стоимость прочих энергоносителей. Ранее горячекатаную сталь заменили холоднокатаной (ГОСТ 21427.

2), имеющую ориентированную структуру зерен. Закономерно повысилась магнитная проницаемость в продольном направлении. Саму сталь нарезают пластинами сообразно этому факту, одновременно блокируется возникновение вихревых токов.

Процесс называется шихтованием, слои отделяются друг от друга пленкой лака.

Формула коэффициента трансформации

Технология литья стали, внесение новых свойств являются определяющими. Отвечают наравне с активным сопротивлением меди за возникающие потери, закономерно определяющие КПД устройства.

Зависит от параметров сердечника, коэффициента трансформации, магнитный поток несет некоторые потери, ослабляется. Этот факт в полной мере замалчивается в формуле, которую видим на рисунке.

Где R1 и R2 — потери в активном сопротивлении меди, факт перемагничивания сердечника замалчивается.

Обратите внимание

Попутно проанализируем формулу. Видно: активные потери входят таким образом, что коэффициент трансформации повышается.

Казалось бы, если нужно понизить напряжение, только на руку, на деле энергия потребляется источником питания, нужно оплатить расход. Вот почему активные потери медных обмоток стремятся сделать нулевыми.

Не распространяется без затухания поле, совершенно не учитывается формулой. Чтобы улучшить характеристики трансформатора, приходится выбирать электротехнический сплав.

Источник: http://electricremont.ru/formula-koeffitsienta-transformatsii.html

Коэффициент трансформации

Главная > Теория > Коэффициент трансформации

Трансформатор представляет собой одно,- или многообмоточную систему на общем магнитопроводе, связанные взаимоиндукцией и предназначенные для преобразования (трансформации) величины напряжения переменного тока без изменения частоты.

Что такое коэффициент трансформации, и как определяется эта величина? Коэффициентом трансформации называется характеристика трансформатора, которая определяет его преобразовательные свойства.

Данное свойство является основным и находится в общем случае отношением числа витков в обмотках.

Устройство трансформатора

Кроме преобразования, трансформаторы выполняют роль гальванической развязки входных и выходных цепей (исключение – автотрансформатор).

Читайте также:  Как измерить сопротивление изоляции мегаомметром - советы электрика

Свойства трансформатора

Большинство людей знакомо с трансформаторами только в том смысле, что они являются преобразователями переменного напряжения, повышающими или понижающими.

Соответственно, можно говорить о трансформаторах:

  • напряжения;
  • тока;
  • сопротивления.

Трансформатор напряжения

Наиболее известное устройство. Включается параллельно нагрузке. Его задача состоит в изменении входного напряжения с заданным коэффициентом. Как определить этот коэффициент? В простейшем случае он численно равен отношению количества витков в обмотках.

Говорят о понижающем трансформаторе, когда количество витков первичной (сетевой) обмотки меньше, чем у вторичной. Тогда на выходе напряжение также будет меньше.

У повышающего, наоборот, количество витков вторичной (нагрузочной) обмотки превосходит количество первичной.

Включение трансформатора напряжения

Обратите внимание! В более общем случае устройство может иметь не две, а более обмоток. Для каждой из обмоток будет иметься свой коэффициент трансформации, причем часть обмоток будут понижающими, а часть –повышающими.

Важно

Любой трансформатор напряжения обратим, то есть, подав на любую из вторичных обмоток переменное напряжение, получим его и на выходе первичной, с тем же коэффициентом преобразования (трансформации).

Определение коэффициента трансформации производится по формуле:

N=U1/U2.

Как уже говорилось, коэффициент трансформации определяется отношением количества витков. Это справедливо только для режимов холостого хода, когда сопротивления проводов обмоток не вносят потерь.

Ток, который протекает в обмотках, создает на их сопротивлении падение напряжения, которое вычитается из ЭДС ненагруженного преобразователя. Таким образом, при увеличении нагрузки коэффициент трансформации падает.

Аналогичная ситуация возникает для обмоток, выполненных проводами различного сечения.

Пример. Имеем понижающий трансформатор с коэффициентом трансформации, равным 10, на двух вторичных обмотках, но одна из которых выполнена проводом, сечением в два раза меньше. При одинаковых нагрузках напряжение на той обмотке, где использовался более тонкий провод, будет ниже на величину падения напряжения на сопротивлении обмоточного провода.

У трансформатора может быть и одна обмотка. В таком случае он называется автотрансформатором. Обмотка в таком случае имеет как минимум три вывода. К одной из пары выводов подключается входное напряжение. Выходное напряжение снимается с одного из входных и оставшегося свободным. Автотрансформатор также может быть повышающим и понижающим.

Автотрансформатор

Трансформатор тока

Данное устройство более известно тем, кто занимается измерениями и обслуживанием мощных электрических установок.

Измерение токов больших величин связано с определенными затруднениями, связанными с обеспечением безопасности и трудностями в изготовлении измерительных приборов для непосредственного измерения.

Кроме измерений, сигналы с данных устройств используются системами защиты и сигнализации.

Включение трансформатора тока

Трансформатор тока подключается в цепь последовательно с нагрузкой. Соответственно, ток в первичной обмотке в точности равен току нагрузки. На вторичной обмотке получается напряжение, пропорциональное коэффициенту трансформации тока.

Коэффициент трансформации определяется таким же образом, как и для трансформаторов напряжения, но с поправкой на ток холостого хода, который вызван намагничиванием и потерями в магнитопроводе.

Данные устройства тока имеют специфические области применения, поэтому их строго классифицируют по нескольким критериям:

  • По назначению бывают защитные, измерительные, лабораторные, промежуточные;
  • По типу установки – внутренние, наружные, переносные, накладные, встроенные;
  • По типу конструкции – одно,- и многовитковые или шинные;
  • По типу изоляции – сухие, масляно-бумажные, с компаундной заливкой или газонаполненные;
  • По рабочему напряжению. Для трансформаторов тока отечественного производства установлен ряд стандартных рабочих напряжений от 0.66 до 1150 кВ;
  • По номинальному первичному току. Также существует диапазон градаций от 1 до 40000 А. Это основной показатель, по которому выбирается необходимый трансформатор тока;
  • По номинальному вторичному току. Обычно 1 или 5 А, но в некоторых случаях может быть 2 или 2.5 А;
  • По мощности вторичной нагрузки – от 1 до 120 ВА;
  • По числу ступеней преобразования – одно,- и многоступенчатые.

К сведению. Характеристики, определяющие тип и назначение трансформаторов тока, указываются на заводской бирке изделия.

Коэффициент трансформации трансформатора тока в характеристиках не указывается, но его легко определить самостоятельно, зная значения первичного и вторичного токов, указанных в технических характеристиках. Коэффициент трансформации тока равен их отношению:

N=I1/I2.

В отличие от аналогичных устройств, токовые трансформаторы нельзя включать без нагрузки, поскольку это приведет к выходу их из строя и появлению на выходных клеммах опасно высокой ЭДС.

Трансформатор сопротивления

Подобное устройство можно назвать еще согласующим трансформатором, так как его задача – согласовывать сопротивления источника и нагрузки для точной передачи сигнала в различных каскадах электронных схем. В данном случае не важны значения напряжений и токов в цепях, поскольку определяющим является согласованная работа каскадов с разными сопротивлениями, которые и трансформируют трансформатор сопротивления.

Включение согласующего трансформатора

Коэффициент трансформации трансформатора сопротивления также определяется отношением количества витков обмоток, но в отношении сопротивления нагрузки и источника используется квадратичная зависимость, формула такова:

Ri=N2·Rn.

Таким образом, если известны сопротивления нагрузки и источника, требуемый коэффициент трансформации находится из зависимости:

N=√Ri/Rn.

В дальнейшем найденный коэффициент трансформации используется для расчета обмоток.

Видео

Источник: https://elquanta.ru/teoriya/koehfficient-transformacii.html

Коэффициент трансформации счетчика электроэнергии – что это такое и как рассчитать?

Коэффициент трансформации счетчика электроэнергии (КТ) – это одна из технических величин, виляющих на точность показаний прибора учёта.

Показатель определяется эффективностью функционирования трансформаторной подстанции.

Разберем подробно данную величину.

Что такое коэффициент трансформации?

С целью учета электрической энергии, которая потребляется крупными объектами, включая жилые многоэтажные здания, используется специализированное оборудование, способствующее понижению показателей мощности напряжения, которое передаётся на контакты общедомового прибора учёта.

Такие электрические счётчики не имеют непосредственного соединения с электросетью дома, что обуславливается отсутствием возможности выполнить подключение высокого напряжения посредством традиционных приборов прямого включения.

Таким образом, чтобы предотвратить поломку счетчиков, требуется уменьшать мощностные показатели на подаваемое напряжение посредством трансформаторного стандартного оборудования. На выбор такого оборудования оказывает непосредственное влияние уровень необходимой нагрузки.

Коэффициент трансформации приборов учёта электрической энергии может варьироваться в зависимости от характеристик установленного оборудования. В результате приборы-счётчики для учета затрат электроэнергии, функционирующие с трансформаторами, фиксируют нагрузку, которая снижена в несколько десятков раз.

Полученные прибором учёта данные и являются коэффициентом трансформации, а чтобы определить реальное потребление электроэнергии, потребуется умножить показания электрического счетчика на КТ.

Как определить коэффициент трансформации: формула

Коэффициент трансформации счетчика электроэнергии указывает во сколько раз входные параметры напряжения или тока отличаются в меньшую или большую сторону от показателей на выходе.

При показателях, превышающих единицу, производится снижение, и, напротив, при показателях менее единицы, применяется устройство повышающего типа.

Различаются коэффициенты трансформации на напряжение или ток.

Формула расчёта: k=U1/U2=N1/N2 ≈ I2/I1, где:

  • U1 и U2 – разница электрического напряжения на первичной и вторичной обмотке;
  • N1 и N2 – количество витков первичной и вторичной обмотки;
  • I2 и I1 – показатели силы тока в первичной и вторичной обмотке;
  • k – искомые показатели КТ.

Как правило, такие параметры коэффициента трансформации в обязательном порядке указываются в сопроводительной документации, которая прилагается к оборудованию. Также эти сведения можно узнать из обозначений на корпусе такого устройства.

Сложной является ситуация, при которой КТ нужно вычислить самостоятельно, по данным, полученным эмпирическим путем. В этом случае осуществляется пропуск тока сквозь первичную обмотку оборудования и замыкание на вторичной обмотке, после чего замеряется величина электрического тока, проходящего по вторичной обмотке.

Самостоятельный расчёт предполагает деление значения первичного тока, на значение вторичной обмотки. Результатом таких расчётов является частное, представленное коэффициентом трансформации.

Расчетный коэффициент учета

Чтобы уточнить реальный уровень потребления электрической энергии, требуется снять показания электросчётчика, после чего умножить их на КТ.

На практике КТ трансформатора, понижающего напряжение в домашних условиях, составляет 20 единиц, поэтому данные с прибора учёта нужно умножать именно на эту цифру, в результате чего и будет получен реальный расход электрической энергии.

Разновидности приборов учета электроэнергии

Счетчики являются многофункциональными устройствами для учета потребления, а также сохранения информации по потреблению электрической энергии.

На сегодняшний день эксплуатируются три варианта приборов-счётчиков, предназначенных для учета расходуемой электрической энергии.

К ним относятся индукционные, электронные и гибридные модели. Последний вариант наименее распространённый.

Механические или индукционные приборы учёта

Приборы такого типа состоят из двух катушек.

Первая катушка на напряжение ограничивает параметры переменного тока, преграждая помехи и образуя, в соответствии с напряжением, особый магнитный поток.

Вторая катушка на ток образует поток переменного типа.

К преимуществам механических моделей относятся высокая надежность и конструкционная простота, длительный эксплуатационный срок, независимости от перепадов напряжения и доступная стоимость. При выборе индукционных приборов нужно учитывать достаточно крупные габариты устройства.

Несмотря на широкое распространение, такое оборудование относится к устройствам малого класса точности и отличается повышенной энергоемкостью, а погрешности получаемых данных особенно хорошо заметны в условиях невысокой нагрузки на сеть.

Электронные приборы учёта

Модельный ряд электронных приборов отличается достаточно высокой стоимостью, которая вполне оправдана достойным качеством устройства, включая более высокий класс точности и способность функционировать в многотарифном режиме.

Принцип действия базируется на способе преобразования входных аналоговых сигналов в специальный цифровой код, расшифровываемый при помощи микроконтроллера.

Однофазный многофункциональный электронный счётчик электрической энергии DDS28U

Совет

Расшифрованные данные поступают на дисплей или так называемый оптический порт. Помимо высокой точности и многотарифной системы использования, к преимуществам можно отнести возможность ведения энергоучёта в двух направлениях, сохранение данных, возможность получения показаний в дистанционном режиме, а также долговечность и компактные размеры.

При выборе нужно учитывать основные недостатки таких моделей, которые представлены высокой чувствительностью к перепадам напряжения и отсутствием ремонтопригодности.

Гибридные приборы учёта

На сегодняшний день гибридные приборы учёта используются потребителями крайне редко. Такой промежуточный вариант счётчика электрической энергии имеет цифровой интерфейс, а измерительная часть устройства может быть представлена индукционным или электронным типом. Характерным является наличие механического вычислительного устройства.

Советы и рекомендации

На сегодняшний день в многоквартирных жилых домах и частном загородном секторе домовладений в основном устанавливаются однофазные приборы учёта электрической энергии, которые рассчитаны на стандартное напряжение в 220 В.

Тем не менее, в условиях использования большого количества бытовых приборов с разными показателями мощности, рекомендуется отдавать предпочтение трехфазным счетчикам, что позволяет подключать энергоемкие устройства, которые рассчитаны на напряжение в 220 В и 380 В.

При выборе прибора нужно обязательно обращать внимание на расчётные показатели тока, а также класс точности, представленный наибольшей допустимой относительной погрешностью, выраженной в процентах.

Все вновь устанавливаемые трехфазные счетчики обязательно должны иметь пломбы государственной поверки, давность которых не превышает двенадцать месяцев. Срок давности пломбы на однофазном счетчике не может превышать два года.

Видео на тему

Источник: https://proprovoda.ru/elektrooborudovanie/izmeritelnoe-oborudovanie/schetchiki/koefficient-transformacii-schetchika-elektroenergii.html

Как рассчитать коэффициент трансформации

Все приборы учета электроэнергии, которые рассчитаны на большие токи (от 100 А и выше) имеют в своем составе понижающие трансформаторы.

Читайте также:  Дифавтомат без заземления - советы электрика

Они уменьшают ток, поступающий непосредственно на измерительную часть. Одним из основных параметров для потребителя в этом случае является коэффициент трансформации счетчика электроэнергии.

Он необходим для правильного снятия показаний с таких измерительных приборов.

Техническая характеристика коэффициента

Коэффициент трансформации – отношение токов нагрузки и электрического счетчика. В данном случае он всегда будет больше единицы, так как токи потребления превышают измерительные. При подсчете израсходованной электроэнергии, показания на циферблате или панели, умножаются на данный коэффициент. Получившееся значение является правильным количеством потребленных киловатт-часов.

А также трансформаторы имеют класс точности. Для оборудования учета электроэнергии он равен 0,2 или 0,5. Чем ниже значение класса, тем более высокая точность измерительных приборов.

Виды электросчетчиков

Существует огромное количество различных электросчетчиков. Однако их всех можно разбить на три основных вида:

  • индукционные или механические;
  • электронные;
  • гибридные.

Механические устройства

Конструктивно индукционные счетчики выполнены следующим образом – между двух катушек, токовой и напряжения, находится алюминиевый диск, который механически связан со шкалой.

Принцип работы – ток, протекающий по катушкам, создает электромагнитное поле, которое заставляет вращаться диск. Он через червячную передачу передает свое вращение на механизм отсчета. Чем больший ток протекает через катушки, тем большая индуктивность электромагнитного поля, которое заставляет быстрее вращаться диск, а следственно и шкалу.

В классификации счетчиков индуктивные являются самыми неточными. Это обусловлено погрешностями, возникающими при преобразовании электромагнитного поля во вращение диска. А также довольно серьезные погрешности могут возникать и в механизме вращения шкалы.

Главным достоинством данного вида – низкая цена.

С электронным механизмом

Электронные приборы учета электроэнергии появились относительно недавно. Основаны они на измерении тока посредством аналоговых датчиков. Информация с датчиков поступает на микроконтроллер, где преобразуется и выводится на ЖК дисплей.

К достоинствам электронных относится:

  • Небольшие размеры.
  • Возможность настраивать несколько алгоритмов подсчета электроэнергии.
  • Самый высокий класс точности среди других видов из-за отсутствия большого числа элементов при измерении.
  • Возможность настроить систему АСКУЭ.

Главными недостатками являются высокая цена и большая чувствительность к скачкообразному изменению напряжения в сети.

Смешанные модели

Данный вид был создан с целью уменьшения цены на оборудование, которое можно было бы подключить в систему АСКУЭ. Данный вид нечувствителен к скачкам напряжения.

К недостаткам можно отнести большие размеры и невысокую точность по сравнению с электронными.

Определение коэффициента трансформации

Как было сказано выше, при подсчете затраченной электроэнергии важно знать коэффициент трансформации счетчика. Информацию о нем можно найти как в паспорте на счетчик электроэнергии, так и на лицевой панели прибора. Иногда в электронных приборах его можно найти в меню. Обозначается он либо через знак деления, либо просто числом. Обычно это значения из ряда 10, 20, 30 и 40.

Но нередки случаи, когда паспорт на оборудование отсутствует. В этом случае коэффициент трансформации можно высчитать самому. Для этого необходимо иметь либо два мультиметра, либо специальное оборудование.

В первом случае, одним мультиметром измеряется напряжение на первичной обмотке, вторым на вторичной. Важно помнить, что замеры делаются только на холостом варианте работы трансформатора, то есть без нагрузки. Ни в коем случае не следует превышать значение номинального напряжения, указанного в паспорте, так как это значительно увеличит погрешность.

Использование специального оборудования позволяет не использовать внешний источник питания, что существенно упрощается процедуру измерения.

Измеряя показатель трансформации, следует использовать измерительные приборы с классом точности не менее 0,5.

Видео по теме: Как посчитать потребление электроэнергии на счетчике с трансформаторами тока

Источник:

Коэффициент трансформации трансформатора

На практике при использовании энергии электрического тока часто появляется необходимость изменять напряжение, которое подается от генератора. Переменное напряжение можно масштабировать (повышать или понижать) почти без потерь энергии.

Устройства при помощи которых производят преобразование напряжения (силы тока, сопротивления и т.д.) называют трансформаторами.

Трансформаторы не преобразовывают виды энергии, а изменяют величину заданного параметра цепи, уменьшая его или увеличивая, поэтому, когда в данном случае говорят о преобразовании, то имеют в виду масштабирование.

Обозначают коэффициент трансформации чаще всего буквами k или n (могут встречаться другие обозначения).

Если, то такой трансформатор называют повышающим, если больше единицы — то понижающим.

Разные виды трансформаторов и их коэффициенты трансформации

Так, при помощи трансформатора с параллельным подключением обмотки к источнику электрической энергии производят масштабирование напряжения (трансформатор напряжения), при этом коэффициент трансформации рассчитывают:

где— напряжение на входе трансформатора (на первичной обмотке);— напряжение на выходе трансформатора (на вторичной обмотке);— количество витков на первичной обмотке;— число витков на вторичной обмотке.

Если потерями в обмотках трансформатора пренебрегать нельзя, то коэффициент трансформации можно найти по формуле:

где— сопротивление первичной обмотки трансформатора— сопротивление вторичной обмотки; — ЭДС, которая наводится в каждом из витков обмоток;и— силы токов в соответствующих обмотках.

При помощи трансформатора с параллельным подключением можно масштабировать сопротивление. Расчет коэффициента трансформации при этом связывают с равенством мощности получаемой трансформатором от источника и отдаваемой во вторичную цепь. При этом потерями пренебрегают. Обозначим коэффициент трансформации сопротивления. Можно записать, что:

Если проводят масштабирование силы тока, то используют трансформатор с последовательным подключением первичной обмотки к источнику (трансформатор тока). Тогда коэффициент трансформации вычисляют как:

Совет
Обратите внимание

Последнее равенство в выражении (3) справедливо, только если не учитывать потери и считать, что:

[/su_box]

Иначе возникает сила тока, которая показывает ток, составленный из тока намагничивания и активных потерь в магнитопроводе (этот ток еще называют током «холостого хода»). Еслито мы имеем связь между силами токов, текущими в обмотках трансформатора в виде:

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Источник:

Коэффициент трансформации тока и примеры его расчетов

Все трансформаторы тока обладают рядом характеристик, которые позволяют использовать устройство в той или иной ситуации в зависимости от индивидуальных целей. Выбор конкретного трансформирующего прибора обусловлен в том числе и коэффициентом трансформатора тока. Как рассчитать эту величину и применить ее на практике? Рассмотрим основные виды трансформаторов этого типа.

Источник: https://novpedkolledg2.ru/bez-rubriki/kak-rasschitat-koeffitsient-transformatsii.html

Коэффициент трансформации трансформатора тока и напряжения

Это почти то же, что и передаточное отношение двух сцепленных шестеренок. Только в шестеренках берется отношение количества зубцов в одной и другой шестеренке, а в трансформаторе коэффициент трансформации — это тоже отношение, только количества витков в первичной обмотке к количеству витков во вторичной обмотке.

В трансформаторе электроэнергия никуда не преобразуется.

Изменению подвергаются только ее параметры «протекания» по проводнику, а с характером энергии — электрическая — и передаваемой мощностью — то есть, количеством энергии — ничего не происходит.

Действительно, мы знаем, что трансформатор может уменьшить или увеличить напряжение, при этом ток пропорционально изменится тоже, но в сторону противоположную.

Понижающий трансформатор

Трансформатор, у которого количество витков вторичной обмотки больше, чем количество витков первичной, является повышающим. А трансформатор, у которого количество витков во вторичной обмотке меньше, чем количество витков в первичной — понижающим. Поэтому такое изменение параметров и называется не преобразованием, а масштабированием, или трансформацией. 

Масштаб — это, как известно, всего одно число, несмотря на то, что трансформации подвергаются сразу два параметра — ток и напряжение.

Трансформатор — устройство, в котором нет подвижных частей, имеет конструкцию жесткую, очень консервативную. То есть, в ней обычно нет деталей, которые можно легко отсоединить и посчитать, например, количество витков в обмотке. Да и обмотки бывают намотаны одна поверх другой. Обмотку что при этом, всю перематывать?

Имеется паспорт устройства, в нем прописаны номиналы входного и выходного напряжений. Как рассчитать коэффициент трансформации?

Имеются формулы, но они немного разные для разных вариантов подключения и целей трансформирования.

Расчет коэффициента трансформации по напряжениям

При прямом подключении трансформатора к источнику задача трансформатора — подать на нагрузку напряжение, масштабированное относительно напряжения в сети питания.

Прямое подключение трансформатора

В сетях потребления трансформатор потребителя включают параллельно ко всем другим подобным трансформаторам потребителей. Коэффициент трансформации силового трансформатора n можно вычислить по формуле

Формула

где

  • U1, U2  – входное и выходное напряжения на трансформаторе;
  • ε – ЭДС, возникающая в обмотках трансформатора на каждом витке;
  • W1, W2 – количество витков в обмотках, первичной (1) и вторичной (2);
  • I1, I2 – ток в каждой из обмоток — первичной и вторичной;
  • R1, R2 – активные сопротивления обмоток.

Обычные трансформаторы делаются так, чтобы минимизировать потери на активное сопротивление в них самих. А они пропорциональны токам в обмотках и обратно пропорциональны напряжениям. Поэтому первичные обмотки у понижающих трансформаторов делают из тонких медных эмалированных проводов, а вторичные — из довольно толстых. 

В нашей формуле, если пренебречь активными сопротивлениями обмоток, то есть R1, R2 ~ 0, то

Формула

Трансформаторы, используемые в цепях потребления для масштабирования напряжений к номиналам потребляющих приборов, обычно и называют трансформаторы напряжения.

Коэффициент трансформации трансформатора тока

Измерительные трансформаторы располагают на линии, проходящей «мимо», они являются трансформаторами тока, и напряжение на вторичной обмотке у них померить просто нереально. Поэтому пользуются другим способом определения коэффициента трансформации: «пляшут» от токов, а не от напряжений. Получается коэффициент трансформации тока

Косвенное подключение к линии

Первичная обмотка включена в линию последовательно со всеми ее остальными нагрузками, и измерение коэффициента трансформации проводят по току, протекающему во вторичной обмотке.

Формула

Эти токи также зависят от количества витков в обмотках. Однако от силы тока в обмотках и от количества витков зависит ток «холостого хода» I0, который складывается из тока намагничивания и тока, идущего на потери от разогрева трансформаторного магнитопровода:

Формула

Если эти потери невелики, то есть I0 ~ 0, то

Формула

То есть в трансформаторах тока коэффициент трансформации находят как равный обратному отношению количества витков в обмотках — во вторичной обмотке к количеству витков в первичной обмотке.

Как определить этот показатель в цепях передачи мощности

При передаче энергии в конкретную нагрузку стараются согласовать мощность нагрузки во вторичной цепи с мощностью, извлекаемой трансформатором из цепи его первичной обмотки, то есть от источника. Такого согласования можно добиться, используя балластные сопротивления во вторичных цепях, а можно для этого использовать согласующий трансформатор.

Соотношение мощностей в этом случае будет

Соотношение

где  S1 — мощность, потребляемая трансформатором из сети и S2 — мощность, отдаваемая трансформатором в нагрузку;

ΔS — потери мощности в самом трансформаторе — обычно их находят как равные 1–2% от мощности.

Пренебрегая этими малыми потерями трансформирующего устройства, получаем зависимости для мощностей

Формулы

            где       Z1 — входное сопротивление цепи трансформатора с нагрузкой относительно первичной цепи,

Читайте также:  Конструкция асинхронного двигателя - советы электрика

                        Z2 — входное сопротивление цепи нагрузки трансформатора, подключенной к вторичной обмотке.

Так как цепи согласованы, то

Формула

Получается значение еще одного показателя, который называется коэффициентом трансформации по сопротивлению, и такой коэффициент трансформации равен отношению квадратов напряжений на первичной обмотке и на вторичной.

Как определить опытным путем?

В реальных практических случаях не всегда бывает возможно найти коэффициент трансформации чисто аналитическим путем, чему не помогает даже и использование калькуляторов. Например, трансформаторы, имеющие несколько обмоток.

Коэффициент трансформации трехфазного трансформатора, вообще говоря, не один, а несколько, так как трехфазный трансформатор содержит несколько вторичных обмоток, которые намотаны на одном сердечнике.

Или когда мы имеем перед собой трансформатор, но не знаем точное количество витков в обмотках.   

Важно

Поэтому существуют методы опытного определения, основанные на измерении напряжений на входе трансформатора и напряжения на вторичных обмотках. Такие замеры необходимо делать на холостом ходу, причем одновременно на первичной и на вторичных обмотках. Из них и найдете искомые коэффициенты трансформации. Найденное значение послужит основой для дальнейших расчетов.  

Источник: https://domelectrik.ru/oborudovanie/transformator/koefficient-transformacii

Определение коэффициента трансформации силовых трансформаторов

Коэффициентом трансформации (К) именуется отношение напряжения обмотки ВН к напряжению обмотки НН при холостом ходе трансформатора:

Для трехобмоточных трансформаторов коэффициентом трансформации является отношение напряжений обмоток ВН/СН, ВН/НН и СН/НН.

Значение коэффициента трансформации позволяет проверить правильное число витков обмоток трансформатора, потому его определяют на всех ответвлениях обмоток и для всех фаз. Эти измерения, не считая проверки самого коэффициента трансформации, дают возможность проверить корректность установки тумблера напряжения на соответственных ступенях, также целость обмоток.

Если трансформатор устанавливается без вскрытия и при всем этом ряд ответвлений, недоступен для измерений, определение коэффициента трансформации делается только для доступных ответвлений.

При испытании трехобмоточных трансформаторов коэффициент трансформации довольно проверить для 2-ух пар обмоток, при этом измерения рекомендуется проводить на тех обмотках, для которых напряжение недлинного замыкания меньшее.

В паспорте каждого трансформатора даются номинальные напряжения обеих обмоток, относящиеся к режиму холостого хода. Потому номинальный коэффициент трансформации можно просто найти по их отношению.

Измеренный коэффициент трансформации на всех ступенях тумблера ответвлений не должен отличаться более чем на 2 % от коэффициента трансформации на том же ответвлении на других фазах либо от паспортных данных, либо от данных прошлых измерений. В случае более значимого отличия должна быть выяснена его причина. При отсутствии виткового замыкания трансформатор может быть введен в работу.

Коэффициент трансформации определяют последующими способами:

а) 2-ух вольтметров;

б) моста переменного тока;

в) неизменного тока;

г) примерного (стандартного) трансформатора и др.

Совет

Коэффициент трансформации рекомендуется определять способом 2-ух вольтметров (рис. 1).

Принципная схема для определения коэффициента трансформации способом 2-ух вольтметров для однофазовых трансформаторов дана на рис. 1,а. Напряжение, подводимое к двум обмоткам трансформатора, сразу определяют 2-мя различными вольтметрами.

При испытании трехфазных трансформаторов сразу определяют линейные напряжения, надлежащие одноименным зажимам обеих проверяемых обмоток.

Подводимое напряжение не должно превосходить номинального напряжения трансформатора и быть чрезвычайно малым, чтоб на результаты измерений не могли воздействовать ошибки вследствие утраты напряжения в обмотках от тока холостого хода и тока, обусловленного присоединением измерительного прибора к зажимам вторичной обмотки.

Рис. 1. Способ 2-ух вольтметров для определения коэффициентов трансформации: а – для двухобмоточных и б – трехобмоточных трансформаторов

Подводимое напряжение должно быть от 1-го (для трансформаторов большой мощности) до нескольких 10-ов процентов номинального напряжения (для трансформаторов маленький мощности), если тесты проводятся с целью проверки паспортных данных трансформаторов.

Почти всегда к трансформатору подводят напряжение от сети 380 В. В случае необходимости вольтметр присоединяется через трансформатор напряжения либо врубается с дополнительным сопротивлением.

Классы точности измерительных устройств – 0,2–0,5.

Допускается присоединять вольтметр V1 к питающим проводам, а не к вводам трансформатора, если это не отразится на точности измерений из-за падения напряжения в питающих проводах.

Обратите внимание

При испытании трехфазных трансформаторов симметричное трехфазное напряжение подводят к одной обмотке и сразу определяют линейные напряжения на линейных зажимах первичной и вторичной обмоток.

При измерении фазных напряжений допускается определение коэффициента трансформации по фазным напряжениям соответственных фаз. При всем этом проверку коэффициента трансформации создают при однофазовом либо трехфазном возбуждении трансформатора.

Если коэффициент трансформации был определен на заводе-изготовителе, то при монтаже целенаправлено определять те же напряжения. При отсутствии симметричного трехфазного напряжения коэффициент трансформации трехфазных трансформаторов, имеющих схему соединения обмоток Д/У либо У/Д, можно найти с помощью фазных напряжений с последовательным закорачиванием фаз.

Для этого одну фазу обмотки (к примеру, фазу А), соединенную в треугольник, закорачивают соединением 2-ух соответственных линейных зажимов данной обмотки.

Потом при однофазовом возбуждении определяют коэффициент трансформации оставшейся свободной пары фаз, который при данном способе должен быть равным 2 Kф для системы Д/У при питании со стороны звезды (рис.

2) либо Kф/2 для схемы У/Д при питании со стороны треугольника, где Kф – фазный коэффициент трансформации (рис. 3).

Рис. 2. Определение коэффициентов трансформации трансформатора, соединенного по схеме Д/У, при несимметричном трехфазном напряжении: а – 1-ое; б – 2-ое и в – третье измерения

Аналогичным образом создают измерения при накоротко замкнутых фазах В и С. При испытании трехобмоточных трансформаторов коэффициент трансформации довольно проверить для 2-ух пар обмоток (см. рис. 1,б).

Важно

Если у трансформатора выведена нейтраль и доступны все начала и концы обмоток, то определение коэффициента трансформации можно создавать для фазных напряжений. Проверку коэффициента трансформации по фазным напряжениям создают при однофазовом либо трехфазном возбуждении трансформатора.

Для трансформаторов с РПН разница коэффициента трансформации не должна превосходить значения ступени регулирования. Коэффициент трансформации при приемосдаточных испытаниях определяется два раза – 1-ый раз до монтажа, если паспортные данные отсутствуют либо вызывают сомнения, и 2-ой раз конкретно перед вводом в эксплуатацию при снятии свойства холостого хода.

Рис. 3. Определение коэффициентов трансформации трансформатора, соединенного по схеме У/Д, при несимметричном трехфазном напряжении: а – 1-ое; б – 2-ое и в – третье измерения

Рис. 4. Принципная схема универсального прибора типа УИКТ-3

Для ускорения измерения коэффициента трансформации применяется универсальный прибор типа УИКТ-3, которым можно измерить коэффициенты трансформации силовых и измерительных трансформаторов тока и напряжения без внедрения стороннего источника переменного тока. Сразу с измерением коэффициента трансформации определяется полярность первичной и вторичной обмоток. Погрешность в измерении не должна превосходить 0,5 % измеряемой величины.

Механизм работы прибора основан на сопоставлении напряжений, индуктируемых во вторичной и первичной обмотках трансформатора, с падением напряжения на узнаваемых сопротивлениях (рис. 4). Сопоставление делается по мостовой схеме.

Школа для электрика

Источник: http://elektrica.info/opredelenie-koe-ffitsienta-transformatsii-silovy-h-transformatorov/

Коэффициент трансформации электросчетчика

Данный коэффициент — это характеристика, показывающая достоверность показаний прибора-измерителя. Этот показатель определяет степень работоспособности станции трансформаторов тока. Коэффициент трансформации (КТ) счетчика электроэнергии — один из значимых показателей, позволяющий вести правильный учет расхода электроэнергии. Разберемся подробнее в этом вопросе.

Понятие о коэффициенте трансформации

Для произведения рационального контроля электроэнергии на крупных объектах используется специальное оборудование, снижающее мощность на выходах электросчетчика. Данные устройства не соединены напрямую с электросетью здания, что обозначает невозможность прямого включения высоковольтного напряжения к общей электросети.

Отсюда следует, чтобы минимизировать возникновение неисправностей надо уменьшать мощность с помощью трансформаторного оборудования. В таком случае электросчетчики зафиксируют нагрузку, сниженную в десятки раз.

Полученные таким образом результаты и будут КТ, а, чтобы определить настоящий расход электричества, следует умножить показания электросчетчика на используемый расчетный коэффициент.

Формула для определения коэффициента трансформации

Из соотношения видно, как отличаются входные показания напряжения и тока от выходных. При значениях больше единицы, проводятся мероприятия по снижению напряжения, при меньших, наоборот — повышают с помощью специальных устройств. Данные коэффициенты различаются для показания напряжения и тока. Формула расчета:

k=U1/U2=N1/N2 ≈ I2/I1,

где:

  • U1 и U2 – показания напряжения на 1 и 2 обмотке;
  • N1 и N2 – число витков первичной и вторичной обмотки;
  • I2 и I1 – сила тока в первичной и вторичной обмотке.

Чаще всего данные показатели указаны в документах оборудования и приборов. Если документов нет, то все показатели можно определить по условным знакам на корпусах устройств.

Возникает проблема, когда нужно произвести расчет КТ по экспериментальным данным.

Для этого электричество пропускают через первичную обмотку электроприбора и замыкают на вторичной, а затем измеряют ток во вторичной обмотке.

Как узнать настоящее потребление электроэнергии

Чтобы рассчитать реальный расход электричества необходимо показания электросчетчика умножить на коэффициент распределения. В реальности, данный КТ равен 20, а значит, для получения правдивых значений потребления электроэнергии показания необходимо умножать именно на эту цифру.

Виды счетчиков электричества

Приборы учета электрической энергии — оборудование для учета расхода потребляемого ресурса и они сохраняют данные по потреблению. Всего существует 3 вида приборов учета электроэнергии: индукционные, электронные, гибридные. Рассмотрим каждый вариант более детально.

Индукционные счетчики

Приборы первого типа в своем составе имеют две катушки, одна из них ограничивает переменный ток, исключая неточности и образуя магнитное поле. Вторая — образует переменный ток.

К плюсам этих счетчиков можно отнести их высокую работоспособность, простая конструкция. Несмотря на перепады напряжения, такие счетчики прослужат очень долго. Индукционные устройства достаточно габаритны, но имеют доступную цену.

Даже несмотря на распространенность такие счетчики энергоемкими и низкой точности.

Электронные приборы учета

Данные счетчики достаточно дорогостоящи, однако цена оправдывает качество. Эти устройства имеют высокий класс точности, что сводит погрешности показаний к минимуму. У данных устройств есть функция многотарифности.

Принцип действия такого счетчика основан на том, что он трансформирует сигнал в цифровой код, который затем расшифровывается микроконтроллером. Затем данные выводятся на дисплей. Такие счетчики имеют возможность вести учет в нескольких направлениях, они намного компактнее и занимают меньше места.

К отрицательным качествам следует отнести гиперчувствительность к скачкам напряжения, а также такие счетчики непригодны для ремонта.

Гибридные счетчики

Сейчас такой вид устройств редко используется обывателями, чаще их используют в физических лабораториях с определенной целью. Такие счетчики оснащены цифровым интерфейсом. В своем арсенале эти устройства имеют цифровой интерфейс, а измерительная часть представлена одним из двух видов, рассмотренных выше.

Советы и итоги

Сейчас в многоэтажных жилых и нежилых помещениях устанавливаются однофазные приборы учета электроэнергии. Однако, ввиду обилия бытовых приборов различной мощности лучше отдать свой голос в пользу трехфазных устройств учета.

При подборе счетчика обратите внимание на расчетные показатели, коэффициенты и точность устройства. Этими показателями и определяется качество счетчика.

Все новые установленные счетчики должны быть опломбированы пломбой установленного образца, помните об этом!

Источник: https://okommunalke.ru/schetchiki/koeffitsient-transformatsii

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector