Трансформатор тока и напряжения – советы электрика

Трансформатор тока- устройство и работа- видео!

Решил написать очередную статью о трансформаторах тока.

Ранее я уже объяснял что такое коэффициент трансформации ТТ, сейчас же в продолжении- объясню принцип действия ТТ и его устройство.

Речь буду вести о ТТ на 0,4кВ, то есть что применяются допустим в трехфазных щитах учета с пятиамперными счетчиками электроэнегрии.

Так же заснял на видео как я “мучял” трансформатор тока, проводя над ним испытания)))

Обратите внимание

Видео не редактировал и ничего не обрезал, дубль был один и единственный, поэтому местами может показаться немного затянутым, но- судить вам, дорогие друзья!

В видео вы узнаете: Как работает трансформатор тока? Что такое коэффициент трансформации? Вторичная обмотка трансформатора тока, как он устроен и основные рабочие характеристики.

Видео- в конце статьи!

Что такое трансформатор тока(далее-ТТ) и вообще- для чего он?

Само название говорит за себя- он трансформирует, то есть преобразует ток. По сути является источником тока. Естественно- переменного тока.

Причем работает только на понижение тока, повышающих ТТ просто не существует.

А зачем нам ток? Есть же понижающие трансформаторы напряжения, которые дают нам в дома  220 Вольт и мы пользуемся электроэнергией благополучно и вроде никакого больше тока нам не надо.

Нам- простым потребителям конечно ток в чистом виде не нужен, а вот различная автоматика, электроизмерительные приборы, релейная защита без него просто работать не будет.

Например если убрать ток с токовых катушек электросчетчика- он не будет считать киловатты, именно так некоторые останавливают счетчики.

Так вот, что бы измерять ток больших значений- 100, 200 и даже 1000 Ампер и предназначены ТТ.

Если без них- то амперметры пришлось бы делать размером с колесо легкового автомобиля а то и больше!

Например на подстанциях для прохождения тока в 1000 ампер делают алюминиевые шины шириной в ладонь взрослого человека, а это 8-12 см!

И вот такие шины или провода пришлось бы присоединять к амперметру для измерения большого тока если не применять ТТ!

Важно

А так- мы имеем щитовые приборы= амперметры, ваттметры, варметры совсем небольшого размера.

Это первое свойство ТТ- понижать ток до удобных для измерения значений.

На подстанциях и электростанциях то же применяются ТТ- и в сети 10кВ, и в 35 и так делее- 110,220,500 киловольт.

Тут уж без ТТ совсем не обойтись! Мало того что первичный ток большой, так еще и очень опасное высокое напряжение на проводах и никакой изоляцией от него не убережешься.

Я даже представить себе не могу как можно было бы измерить ток без ТТ например на подстанции 500 киловольт! Это же какой амперметр надо было бы соорудить?! С какой изоляцией!

Из этого вытекает второе свойство ТТ:  изолирует приборы и людей от высокого напряжения.

Устроен ТТ очень просто: первичная обмотка большого сечения (иногда просто- алюминиевая шина); магнитопровод, состоящий из множества тонких пластин электротехнической стали;

вторичная обмотка- наматывается на магнитопровод.

Ну и собственно- сам корпус или основание. Вот и все устройство.

Магнитопровод набран из тонких листов для снижения воздействия вихревых токов внутри стали, возникающих при появлении магнитного поля.

Работает ТТ (как и все трансформаторы) благодаря явлению взаимоиндукции, это замечательное свойство есть только у переменного тока.

Совет

При прохождении тока по первичной обмотке в сердечнике магнитопровода образуется магнитный поток и он в свою очередь индуцирует во вторичной обмотке вторичный ток, который гораздо меньше по значению и прямо пропорционален изменению первичного.

То есть если ток в первичной обмотке изменился в два раза- во вторичной тоже в два. Если в три- во вторичной обмотке так же в три.

Небольшая погрешность конечно есть, например для ТТ у измерительных приборов в нормальном режиме различие тока между первичным и вторичным не более 0,5% (естественно с учетом коэффициента трансформации).

То есть ТТ имеют класс точности 0,5.

Важная деталь- ТТ работают в режиме короткого замыканя! 

Вторичная обмотка у них либо закорочена перемычкой(если не используется) или подключена на нагрузку с очень низким сопротивлением, близким к нулю или по крайней мере несколько Ом.

При высоком сопротивлении нагрузки вторичной обмотки ТТ начинает врать, а так же происходит его нагрев что ни к чему хорошему не приводит…

Так же вторичная обмотка обязательно заземляется!

Один из выводов обмотки подключается к заземляющему устройству. Это делается для безопасности обслуживания вторичных токовых цепей.

А на ПС с высоким напряжением этим еще снимается статический заряд с токовых цепей.

Итак, что должен знать каждый электрик:

-Режим работы ТТ- режим короткого замыкания

-Токовые цепи вторичной обмотки ТТ должны быть заземлены

-ТТ выбирается по коэффициенту трансформации

А сейчас- ВИДЕО:

 Узнайте первым о новых материалах сайта!

Просто заполни форму:

Источник: http://ceshka.ru/baza_znanyi/transformator-toka-ustroystvo

Трансформаторы тока и напряжения

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

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

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

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

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

Зачем нужны измерительные трансформаторы напряжения

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

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

Трансформатор напряжения НОЛ

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

Трансформаторы напряжения и их конструкция

На какое бы напряжение не была рассчитана первичная обмотка трансформатора напряжения, напряжение на вторичной его обмотке стандартно – 100 В.

Это сделано для унификации: счетчику электроэнергии без разницы, в какой электроустановке работать – 6 кВ, 10 кВ или более.

Если он предназначен для эксплуатации с трансформаторами напряжения, в его технических характеристиках в графе «номинальное напряжение» указано: «3х100 В». Цифра «3» означает, что для измерений к нему подключаются три фазы.

Конструктивно трансформаторы напряжения выполняются:

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

Трехфазный трансформатор напряжения НАМИ

Первичные обмотки трехфазных трансформаторов соединяются в звезду.

Вторичных обмоток у трансформаторов напряжения несколько:

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

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

Трансформатор напряжения НОМ-10

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

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

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

Три однофазных трансформатора ЗНОЛ, собранные вместе

А теперь – вспомним теорию в начале статьи. Основная опасность при работе на трансформаторах напряжения состоит в явлении обратной трансформации.

Обратите внимание

Если по каким-то причинам на вторичную обмотку попадет напряжение 100 В, то первичная окажется под номинальным напряжением электроустановки. Работающие в ячейке люди окажутся под напряжением.

Поэтому при выводе в ремонт трансформатора напряжения принимают меры. Исключающие обратную трансформацию.

Зачем нужны трансформаторы тока

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

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

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

Принцип действия и конструкция трансформаторов тока

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

Варианты конструктивного исполнения трансформаторов тока до 1000 В

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

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

Но вот подключить к трансформатору тока, используемому для учета электроэнергии, ничего больше не получится. По правилам, кроме счетчика, там не должно быть ничего.

И если для аппаратов выше 1000 В это требование легко выполнить (один трансформатор имеет несколько обмоток), то для электроустановок до 1000 В при необходимости устанавливают по два трансформатора на одну фазу: один – для учета, другой – для всего остального (амперметры, ваттметры, устройства защиты, компенсация реактивной мощности). Выводы вторичной обмотки для коммерческого учета у всех трансформаторов закрываются крышкой и пломбируются.

Читайте также:  Что должен знать электрик - советы электрика

Установка трансформаторов тока в ячейке выше 1000 В

Трансформатор тока должен работать в замкнутой на нагрузку или накоротко вторичной обмоткой.

Иначе на ней наводится ЭДС далеко не безопасной величины как для людей, так и для электрооборудования. При обрыве во вторичных цепях можно получить смертельный удар током, даже проведя рукой рядом с клеммами амперметра или счетчика.

А электронные схемы на входе приборов выйдут из строя под действием высокого напряжения.

Поэтому для замены амперметров и электросчетчиков в токовых цепях устанавливают специальные клеммы, на которых перед демонтажем прибора обмотку трансформатора закорачивают. Для приборов учета рядом устанавливают клеммы для отключения цепей напряжения.

Это функции совмещены в специальном устройстве, называющимся «колодка клеммная измерительная». Для коммерческих цепей учета эти коробки пломбируются, для чего винт, крепящий ее крышку, имеет прорезь в головке (как у винтов крепления крышки корпуса электросчетчика).

Видео про трансформаторы тока

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

Источник: http://electric-tolk.ru/transformatory-toka-i-napryazheniya/

Трансформаторы тока и напряжения: назначение, как выбрать, подключение

Для нормализации электрической энергии, поступающей к дому или квартире, используются различные устройства. Предлагаем рассмотреть, как работают измерительные трансформаторы тока постоянного и переменного, их назначение, схема подключения, принцип работы и советы по выбору.

Общие понятия

Трансформатор тока (ТТ) маркировка ГОСТ 7746-2001 – это устройство является одним из видов «измерительного трансформатора», который предназначен для получения переменного тока в его вторичной обмотке, где величина преобразованного напряжения пропорциональна текущей измеряемой величине. Номинальная мощность трансформаторов может быть 25, 40, 63, 100, 160 кВА.

Трансформаторы тока, у которых класс точности 0,2; 0,5; 1; 3; 10 могут снизить высокие проходные токи напряжения на более низкие, этим они обеспечивают удобный способ безопасного контроля электроэнергии в переменной линии передачи с использованием стандартного амперметра. Принцип действия трансформатора тока ничем не отличается от обычного.

Существуют разные трансформаторы, типы приборов с различными пропускными способностями (суммирующий СЭЩ, ТТИ-200 5, 5 5, 300 5, 0 66, 1 1, 400 5, 150 5, ТК 20, опорный ТОЛ 10,  ТВЛМ, ABB, ИЭК, ТЗЛМ, ТЛК, ТСН, ТФЗМ, ТЛМ, ТЛО, ТОП, ТПЛ, ТПОЛ).

Фото – Трансформатор тока

Видео: устройство трансформатора тока ТФРМ 750

Как работает устройство и конструкция трансформаторов

Первичная обмотка включения может быть либо плоской, либо представлять собой ролик из толстого провода, обернутого вокруг сердечника, проводника или шины через центральное отверстие.

Благодаря такой конструкции, трехфазный трансформатор переменного тока имеет первичную обмотку с минимальным количеством витков, что положительно влияет на эффективность работы, в частности, коэффициент трансформации.

Вторичная обмотка может иметь большее число витков катушки. Они намотаны на ламинированную основу магнитного материала с низкими потерями, который имеет большую площадь поперечного сечения.

Важно

Плотность магнитного потока является низкой, при этом используя гораздо меньшую площадь поперечного сечения проволоки, номинальный ток практически не теряет своего напряжения.

Эти вторичные обмотки обычно рассчитаны на стандартный показатель 1 Ампер или 5 Ампер. Это хорошо демонстрирует векторная диаграмма:

Фото – Векторная диаграмма

Виды трансформаторов

Всего есть три основных типа трансформаторов тока:

  1. Сухие – это трансформаторы первичной обмотки, физически последовательно соединены с проводником, который несет измеренный ток, протекающий в цепи. Величина вторичного тока зависит от коэффициента трансформации трансформатора.
  2. Тороидальные трансформаторы – они не содержат первичную обмотку. Вместо этого линия, которая несет ток, протекающий в сети, проводит его через специальное «окно» или отверстие тороидального трансформатора. Некоторые торроидального типа имеют «раздвоенное ядро», которое позволяет им открываться, работать и закрываться, не отключая напряжения цепи, к которой они подключены. Они широко используются для защиты от замыкания в проводке частного дома или квартиры многоэтажки.
  3. Высоковольтные масляные трансформаторы (элегазовые). Эти устройства для нормализации тока используют кабель или шинные передатчики главной цепи первичной обмоткой, их периодичность эквивалентна одному ходу стандартного сухого трансформатора. Они полностью изолированы от высокого рабочего напряжения системы, как правило, присоединены болтами к нагрузочной системе устройства.
  4. Также они могут быть разборные, они же разъемные, встроенные, оптические, и т.д.

Трансформаторы тока и напряжения могут уменьшать или увеличивать текущие уровни от тысячи ампер к стандартному выходу, в зависимости от марки (Circutor, ASK, Schneider Electric, АВВ, Армавир) и типа, они могут быть рассчитаны на 6 кв, 630 кв, 10 кв.

Таким образом, малые и точные приборы и устройства управления могут использоваться с КТ, потому что они изолированы от любых линий электропередач высокого напряжения.

Есть множество приборов учета, которые используются для трансформаторов тока, начиная с амперметра и ваттметром, и заканчивая специальными выключателями нагрузки, УЗО-автоматами и т.д.

Фото – Трансформаторы тока тор

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

Как сделать свой трансформатор

Трансформаторы состоят из двух цепей, связанных с намагничивающимся материалом, которые называют «сердечником». Оба контура имеют определенную длину, она должна быть такой, чтобы катушки вокруг сердечника могли передавать энергию от одного контура к другому.

В трансформаторе тока первичные цепи (энергия-передача) петли проходят через сердечник ​​только один раз. Вторичная цепь петли проходит несколько раз вокруг ядра. Сердечник может быть стационарным, т.е.

находиться на месте постоянно, или быть шарнирным, чтобы соответствовать направлению тока, что лучше защищает приборы от короткого замыкания.

Для того чтобы собрать мини-трансформатор нам понадобится:

  • Изоляционная лента;
  • Медная проволока для намагничивания (у меди особая плотность, которая помогает создать нужное магнитное поле);
  • Железное кольцо;
  • Амперметр.

Как сделать малогабаритный трансформатор своими руками:

  1. Медную проволоку нужно обернуть вокруг железного кольца, чтобы она охватывала практически всю поверхность кольца. Обмотки могут перекрываться или нет. Чем больше число витков, тем меньше вторичный ток будет принят через вторичную обмотку.
  2. Обмотайте конструкцию изолентой, чтобы детали держались вместе;
  3. Снимите покрытие с концов провода;
  4. Прикрепите зачищенные провода к концам амперметра;
  5. Присоедините линию напряжения сети к железному кольцу. Используйте измерения на амперметре для определения коэффициента преобразования, чтобы можно было определить параметры трансформации и сравнить их с данными из вторичной обмотки;
  6. Вставьте линию питания, которая проходит тестирование к амперметру. Сравните данные, для настройки измените количество витков.

Фото – Одновитковый трансформатор

Таким образом, шинный и импульсный трансформатор может быть добавлен к линии уже на месте, съемный сердечник может быть сделан путем присоединения четырех стержней из мягкого железа к линии питания, чем ближе – тем лучше. Три стержня должны быть намотаны заранее. Четвертый при необходимости можно не обматывать, просто прикрепить при помощи изоляционной ленты.

Расчет трансформатора

Расчет силовых трансформаторов холостого хода, у которых начальное напряжение 1 и вторичное 160, с внутренним сопротивлением 0.2Ω производится по такой формуле. В нашем примере первичный ток 800 Ампер, такая методика может подстроиться под любой ток:

Is= Ip (Np/Ns) = 800 (1/160) = 5 A

Мы видим выше, что с вторичной обмотки трансформатор был подключен через амперметр, который имеет очень малое сопротивление, падение напряжения на вторичной обмотке составляет всего 1,0 вольта при полной величине первичного тока на обмотках.

Если амперметр удаляют, вторичная обмотка становится открытой и трансформатор действует как повышающий, в результате очень высокого напряжения равном соотношении:   Vp (Ns / NP), ток регулируется на вторичной обмотке. Формула может изменяться, если у Вас несколько обмоток или более слабый прибор, кроме того, здесь не учтен ток холостого хода трансформатора.

Нужно помнить, что подключение счетчика через трансформаторы тока формула может иметь немного другой вид, т.к. будет учитываться еще и пропускная способность учетного прибора.

Чтобы подобрать нужную мощность трансформатора, нужно просчитать потребное напряжение всех электрических устройств в доме, а после суммировать полученную сумму и вольтамперные характеристики трансформатора (ВАХ). Если эти значения не учтены, то возможна перегрузка и защита не будет достигать нужного уровня при высокой нагрузке сети.

Перед тем, как подключить готовый трансформатор, нужно проконсультироваться со специалистом, он поможет определить недочеты, которые Вы могли упустить из виду.

Как выбрать трансформатор

Поверка трансформаторов тока на месте, ремонт и испытание осуществляется в обязательном порядке, многие предприятия (Самарский и Екатеринбургский завод, Калужский холдинг, Свердловский завод трансформаторов тока и прочие) предоставляют такие услуги. Замена некоторых деталей также должна производиться либо официальным дилером, либо представителем конкретной компании-производителя.

Также нужно знать, что означают условные обозначения:

Фото – Условные обозначения

Их расшифровка поможет Вам провести монтаж устройств, а также разобраться в работе. Любое обозначение стандартизировано. Следите за тем, чтобы в работе трансформатора присутствовала кратность, она может разниться в зависимости от конкретной модели, поэтому внимательно просматривайте паспорт трансформатора и каталог определенных компаний.

Установка соединения производится при полном отключении питания сети, кроме того, желательно, чтобы работу выполнял специалист. Его можно монтировать на дин-рейку, в специальные трансформаторные шкафы, на пусковой панели, открытую местность, непосредственно на электрический щит.

Средняя стоимость на такой прибор в зависимости от его назначения варьируется от 30 000 рублей до 100 000 и выше, возможны номиналы до 10 штук.

Цена во многом обусловлена мощностью и пропускной способностью, чем ниже допустимая мощность – тем дешевле будет регулятор, подбор осуществляется индивидуально. Очень важно прямо на месте проверить трансформатор на его соответствие заданным характеристикам.

Совет

Сроки работы устройства – до 10 лет в зависимости от того, какой мощности купить трансформатор тока, межповерочный интервал прибора 220 220 – 2 года.

Источник: https://www.asutpp.ru/transformatory-toka.html

Трансформаторы тока и напряжения: назначение, устройство, принцип действия. Основная информация об измерительных трансформаторах тока и напряжения

Для того чтобы привести параметры тока и напряжения к требуемым нормам, используют специальные электротехнические устройства, называемые трансформаторами.

В зависимости от назначения, устройства и класса точности трансформаторы тока и напряжения, подразделяются на несколько типов.

В этой статье рассмотрим измерительные трансформаторы напряжения и тока, которые устанавливают в цепях учета электроэнергии.

Трансформатор тока: общие понятия

В цепи учета устанавливают трансформаторы тока (ТТ) класса точности не ниже 0,5 номинальная мощность которых подбирается в соответствии с параметрами сети. Назначение этого устройства – обеспечение контроля потребления электроэнергии. Типы трансформаторов тока: ТПЛ, ТОЛ 10, ТПОЛ, Т-0,66, ТФЗМ и другие.

Читайте также:  Расчет узо и автоматов - советы электрика

Трансформаторы тока ТПОЛ-10 с первичной обмоткой 1000 А

Конструкция трансформаторов тока обладает следующими особенностями.

  1. Первичная обмотка выполняется в виде толстой шины (количество витков минимизировано). Такая конструкция позволяет оптимизировать коэффициент трансформации и улучшить работу трансформатора.
  2. Провод вторичной обмотки наматывается на основу, изготовленную из магнитного материала с большой площадью поперечного сечения. Ток вторичной обмотки обычно равен 5А (иногда – 1А).

Виды трансформаторов тока

Следует выделить три основных вида.

  1. Сухие трансформаторы: у них первичная обмотка имеет физическую связь со вторичной. Значение вторичного тока непосредственно зависит от коэффициента трансформации.
  2. Тороидальные: устанавливаются на шину или кабель и потому не имеют первичной обмотки. Первичный ток протекает по проводнику в середине корпуса. Такие трансформаторы с раздвоенным ядром (могут открываться без отключения первичной цепи) могут выполнять защитную функцию (от КЗ сети).
  3. Высоковольтные (масляные или газовые): могут быть с первичной обмоткой или без нее (шинного типа). Кроме измерительной могут иметь дополнительную вторичную обмотку – для обеспечения работы релейной защиты.

Поверка трансформаторов тока

Поверка ТТ выполняется в соответствии ГОСТ 8.217-2003. Нормативный документ предусматривает следующие операции:

  • проведение внешнего осмотра (проверяется целостность корпуса, наличие и правильность нанесения маркировок, паспортные данные);
  • размагничивание: существует несколько способов, один из которых предписывает плавное увеличение тока (в течение 2 мин.) на первичной обмотке от 0 до 100% от номинального значения при полной номинальной нагрузке и затем – плавное снижение до нуля;
  • проверка соответствия полярности клемм первичной и вторичной обмоток (по схеме поверки);
  • определение токовых и угловых погрешностей: выполняется с помощью эталонного трансформатора тока, магазина нагрузок и прибора сравнения (компаратора).

Результаты поверки оформляются протоколом и свидетельством. В определенных случаях предусматривается пломбирование.

Стенд для поверки трансформаторов тока

Трансформаторы напряжения: устройство и принцип действия

Устройство трансформаторов тока и напряжения во многом сходно: вокруг стального сердечника, набранного из листовой стали, наматываются первичные и вторичные обмотки. Трансформаторы напряжения (ТН) бывают одно- и трехфазными. Их назначение – снижение напряжения до необходимого уровня.

В измерительной трехфазной сети устанавливают группу однофазных (на каждую фазу) или трансформатор, в корпусе которого собраны три первичной обмотки и три вторичной. Выходное напряжение трехфазных измерительных ТН – 100 В.

Номинальное напряжение первичной обмотки зависит от параметров сети (35 кВ, 10 кВ, 6 кВ).

Трансформаторы напряжения, кроме измерительных, используются для:

  • подключения измерительных приборов и другого оборудования для обеспечения его безопасной эксплуатации;
  • для расширения пределов измерения подключенных приборов;
  • для обеспечения работы противопожарной автоматики и релейной защиты.

Трансформаторы тока и напряжения, схемы включения которых ничем не отличаются от понижающих трансформаторов, являются измерительными, если расположены перед счетчиками и имеют класс точности не менее 0,5 (для коммерческого учета).

Трансформатор напряжения в ячейке

Некоторые типы трансформаторов напряжения

  1. КНФ-110: масляный трансформатор, состоящий из двух каскадов на общем магнитопроводе.
  2. НОМ-35 или ЗНОМ-35: конструкция таких трансформаторов герметична, внутри корпуса – масло, уровень которого находится на 25-30 мм ниже крышки. Маслорасширителем они не снабжены.
  3. НТМИ-6: трансформатор с изолированной нейтралью.

    Активная его часть состоит из однофазных трансформаторов, помещенных в общий корпус. Внутри корпуса – масло, для доливки которого на крышке находится специальная пробка. Кроме того, на крышке находятся клеммы первичной и вторичных обмоток. Дополнительная вторичная обмотка служит для подключения сигнализации и защиты.

    Сработка происходит при замыкании любой из фаз первичных обмоток на землю. 

  4. НАМИ-10: изготавливаются на напряжение первичной обмотки 10 и 6 кВ, на вторичной – 100 В.
  5. НТМК-6(10): конструкция с трехстержневым магнитопроводом. На стержнях находятся обмотки высокого и низкого напряжения, соединенных «звездой», при этом нулевая точка имеет свой вывод.

    Обмотка разомкнутого треугольника не предусмотрена. Предназначен НТМК-6(10) только для цепей учета электроэнергии.

Поверка трансформаторов напряжения

Поверка ТН выполняется в соответствии с Методикой ГОСТ 8.216-211 ГСИ. Процедура предусматривает:

  • внешний осмотр, при котором проверяется исправность выводов, наличие и соответствие маркировки, целостность изоляции, наличие таблички с маркировкой;
  • определение погрешностей: выполняется с помощью эталонного трансформатора напряжения, магазина нагрузок и компаратора.

Результаты поверки оформляются протоколом и свидетельством. На корпусе (в предназначенном для этого месте) устанавливают пломбу.

В заключение – видеоролик на тему «Трансформаторы тока и напряжения: назначение», где будет рассказано о конструкции НТМИ-10.

Трансформаторы тока и напряжения: назначение, устройство, принцип действия

  • 5.00 / 5 5

Источник: http://recn.ru/transformatory-toka-i-napryazheniya-naznachenie-ustrojstvo-princip-dejstviya

Устройство и принцип работы трансформатора тока

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

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

Принцип действия трансформатора тока

Работа обычного трансформатора тока базируется на физическом явлении электромагнитной индукции. Это значит, что при подаче напряжения на первичную обмотку, в её витках будет проходить переменный ток, образующий впоследствии появление переменного магнитного потока.

Появившийся магнитный поток проходит по сердечнику и пронизывает витки всех обмоток трансформатора, таким образом, индуцируя в них электродвижущие силы (э.д.с.). В случае закорачивания вторичной обмотки или же при включении нагрузки в её цепь, под воздействием э.д.с.

в витках обмотки начнёт протекать вторичный ток.

Назначение трансформаторов

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

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

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

Конструкция трансформатора тока

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

Что касается первичной обмотки, то она может представлять собой катушку, также намотанную на сердечник измерительного трансформатора. Однако чаще всего первичная обмотка представляет собой алюминиевую или медную шину (пластину).

Не менее часто в трансформаторе тока вообще отсутствует первичная обмотка как таковая. В этом случае функцию первичной обмотки выполняет силовой проводник, проходящий через кольцо трансформатора тока.

Это может быть отдельная жила электрического кабеля.

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

Коэффициент трансформации

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

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

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

Классификация трансформаторов

Существует несколько признаков, по которым трансформаторы тока делятся.

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

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

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

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

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

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

Источник: http://aquagroup.ru/articles/ustroystvo-i-princip-raboty-transformatora-toka.html

Трансформатор тока

Главная » Статьи » » Полезная информация

В данной статье разберем основные вопросы имеющие отношение к трансформаторам тока, выбор по параметрам, правила монтажа и др.

 Трансформатор тока  (ТТ) предназначен для преобразования тока до значения, удобного для измерения.

Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в цепь с измеряемым переменным током, а во вторичную включаются измерительные приборы.

Ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока, пропорционален току, протекающему в его первичной обмотке.

К трансформаторам тока предъявляются высокие требования по точности. Как правило, трансформатор тока выполняют с двумя и более группами вторичных обмоток: одна используется для подключения устройств защиты, другая, более точная — для подключения средств учёта и измерения (например, электрических счётчиков).

Для учета электроэнергии в цепях переменного тока напряжением 0.4кВ промышленной частоты, при которой потребляемая нагрузка превышает 100А, в схему добавляют трансформаторы тока.

Главным параметром ТТ является коэффициент трансформации, определяющий номинал измерения тока и означает при каком первичном токе во вторичной цепи будет протекать определённый стандартный ток (чаще всего это 5 А).

ТТ с коэффициентом трансформации 100/5 рассчитан на максимальную нагрузку 100А, измерительный ток 5 А, показания электросчётчика с таким ТТ надо умножать в 100/5 = 20 раз.

Обратите внимание

Такое конструктивное решение избавляет от необходимости изготовления мощных электросчётчиков, чтобы сказалось на их дороговизне, защищает прибор от перегрузок и короткого замыкания (перегоревший ТТ легче заменить чем ставить новый счётчик).

При включении данных трансформаторов нужно соблюдать полярность. Входные клеммы первичной катушки имеют обозначение Л1 (начало, подключается фаза сети), Л2(выход, подключается к нагрузке).

В противном случае счетчик будет не досчитывать электроэнергию. Клеммы измерительной обмотки обозначаются И1, И 2. На схемах И1 (вход) обозначается жирной точкой.

Подключение Л1, Л2 осуществляется кабелем, рассчитанным на соответствующие нагрузки.

Вторичные цепи, согласно ПУЭ, выполняются проводом с сечением не менее 2,5мм². Все соединения ТТ с клеммами счётчика следует выполнять маркированными проводниками с обозначением выводов. Очень часто подключение вторичных цепей измерительных трансформаторов происходит через опломбированный промежуточный клеммник или испытательной коробкой .

Приборы учёта, которые рассчитаны только на прямое, непосредственное включение в сеть, запрещено включать с ТТ, нужно обязательно изучить паспорт устройства, где указана возможность такого подключения, подходящие трансформаторы, а также рекомендуемая электрическая принципиальная схема, ей и нужно будет следовать при монтаже.

Наиболее простой для понимания является схема с тремя ТТ с раздельным подключением вторичных токовых цепей. Подключение электросчетчика через трансформаторы тока выполняется при помощи 10-и проводного кабеля. Конструкция использует раздельные токовые цепи и цепи напряжения.

Самый распространенный универсальный способ подключения, обеспечивающий безопасное обслуживание, это: подключение электросчетчика через трансформаторы тока, с использованием испытательной коробки.

Рассмотрим основные характеристики трансформаторов тока.

  • Номинальное напряжение трансформатора тока.
  • Класс точности
  • Коэффициент трансформации (КТ)

Номинальное напряжение трансформатора тока выбирается из стандартного ряда значений (0,66, 6, 10, 15, 20, 24, 27, 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750, 1150кВ). Так, для систем учета в электроустановках 0,4 кВ должны использоваться преобразующее устройство с Uном=0,66кВ.

Класс точности ТТ определяет допустимую погрешность по току, выраженную в процентах при номинальной вторичной нагрузке. Стандартный ряд классов точности устройств: 0,2; 0,5; 1; 3; 5; 10.

К цифровым значениям этого стандартного ряда могут быть добавлены литеры: Р или S.

  • Р – символ, указывающий, что данный ТТ или его обмотка используется в системах релейной защиты. Как правило, это трансформаторы с классом точности 5Р и 10Р.
  • S – наличие расширенного диапазона измерений ТТ по первичному току (1% до 120%), в то время как ТТ, не имеющие данной маркировки, работают с заданной погрешностью в диапазоне нагрузок 5%-120%.

Выбор значения этого параметра определяется требованиями п 1.5.16 ПУЭ-7; для систем технического учета допускается применение ТТ с классом точности не более 1,0, для расчетного (коммерческого) нормированное документом значение – не более 0,5.

Допускается применение ТТ с классом точности 1,0 если расчетный электросчетчик имеет класс точности 2,0.

Во избежания превышения погрешности ТТ допустимого для его данного класса точности значения, следует соблюдать условие, при котором вторичная нагрузка Z2 (измерительная цепь) не будет превышать номинальную нагрузку Z2ном.

Важно

Выбор ТТ по коэффициенту трансформации осуществляется согласно ПУЭ 1.5.

17, где указывается, что при максимальной нагрузке потребления ток вторичной цепи ТТ должен быть не меньше 40 % номинального тока электросчётчика, а при минимальной нагрузке потребления не меньше 5%.

Обязательным является правильное чередование фаз: А, В, С, которое измеряется фазометром или фазоуказателем.

Пример:

Максимальная мощность электроустановки 150 кВт, Напряжение 380В. Рассчитаем КТ для ТТ.

IMAX=  Р /  3 U cos ц = 150 / 1,73*0,38*0,85 = 270 А

Выберем КТ ТТ 300/5. Далее исходя из расчетов определим правильно ли мы выбрали КТ.

Ток во вторичной цепи  при максимальной  нагрузке составляет:

I2 =  I1 / КТ =270/60 = 4,5 А

40 %  IН СЧ. = 5 х 40% = 2,0 А

I2  > 40 % IН СЧ.;  4,5 А  > 2,0 A

Минимальная нагрузка составляет Рмин. = 15,0 кВт (аварийное и дежурное освещение, холодильники промышленные).

Ток в первичной цепи при минимальной нагрузке

Imin =  Р /  3 U cos ц = 15,0 / 1,73*0,38*0,95 = 27 А

Ток во вторичной цепи   при минимальной нагрузке составляет:

I2 =  I1 / Kт   =27/60  = 0,415 А

5 % I н.сч. =  5 х 5% = 0,25 А

I2  > 5 % I н.сч. ;   0,415 А > 0,25 A 

КТ выбран правильно.

Какой покупать

В магазинах представлен большой выбор трансформаторов тока. Самые распрастранненые Т-0.66 У3, ТТИ, ТТИ-А.

Похожие материалы

Всего комментариев:

Источник: http://electric-stupino.ru/publ/poleznaja_informacija/transformator_toka/3-1-0-53

Что такое трансформатор – это устройство, способное изменять напряжение переменного тока

Вопрос, что такое трансформатор, для опытных и даже начинающих электриков совершенно простой.

Но обычные обыватели, которые с электрикой не дружат, даже и не представляют, как выглядит трансформатор, для чего он необходим, а тем более, не осведомлены о его конструкции и принципе работы.

Поэтому в этой статье будем разбираться с этим прибором, рассмотрим вопрос, а можно ли сделать трансформатор своими руками, и так далее. Итак, трансформатор – это электромагнитное устройство, которое  может изменять напряжение переменного тока (увеличивать или уменьшать).

Трансформаторы тока

Устройство и принцип работы

Итак, конструкция трансформатора достаточно проста и состоит из сердечника и двух катушек из медной проволоки. В основе принципа работы лежит электромагнитная индукция. Чтобы вы поняли, как работает этот прибор, рассмотрим, как магнитное поле, образуемое в катушках (обмотках) устройства, изменяет показатель напряжения.

Подаваемый на первую обмотку электрический ток (он переменный, поэтому изменяется по направлению и величине) образует в катушке магнитное поле (оно также переменное). В свою очередь магнитное поле образует во второй катушке электрический ток.

Такой своеобразный обмен параметрами. Но просто так изменение напряжения не произойдет, оно зависит от того, сколько витков медной проволоки в каждой обмотке.

Конечно, величина изменения магнитного поля (скорость) также влияет на величину напряжения.

Что касается количества витков, то получается так:

  • если число витков в первичной катушке больше, чем во вторичной, то это понижающий трансформатор;
  • и, наоборот, если количество витков во вторичной обмотке больше, чем в первичной, то это повышающий трансформаторный прибор.

Поэтому существует формула, которая определяет так называемый коэффициент трансформации. Вот она:

k=w1/w2, где w – это число витков в катушке с соответствующим номером.

И еще один момент, касающийся устройства. Это сердечник трансформатора. Все дело в том, что существуют разные виды этого устройства, в которых сердечник присутствует или отсутствует.

  • Так вот, в тех видах, где сердечник трансформатора отсутствует или изготовлен из феррита или альсифера называются высокочастотными (выше 100 кГц).
  • Приборы с сердечником из стали, феррита или пермаллои – низкочастотные (ниже 100 кГц).

Первые используются в радио- и электросвязи. Вторые в для усиления звуковых частот, к примеру, в телефонии. Со стальным сердечником используется в электротехнике (в бытовых приборах в том числе).

Условные обозначения и параметры

Приобретая трансформатор, необходимо понимать, что написано на его корпусе или в сопроводительных документах.

Ведь существует определенная маркировка трансформаторов, которые определяют его назначение. Основное, на что необходимо обратить внимание, до какого показателя этот прибор может снизить напряжение.

К примеру, 220/24 говорит о том, что на выходе получится ток напряжением 24 вольта.

А вот буквенные обозначения чаще всего говорят о типе устройства. Кстати, имеется в виду буквы, стоящие после цифр. К примеру, О или Т – одно- или трехфазный соответственно. То же самое можно сказать о количестве обмоток, о типе охлаждения, о способе и месте установки (внутренние, наружные и прочее).

Расшифровка маркировки трансформатора

Что касается параметров трансформатора, то существует определенный стандартный ряд, который и определяет характеристики прибора. Их несколько:

  • Напряжение в первичной катушке.
  • Напряжение во вторичной катушке.
  • Первичная сила тока.
  • Вторичная сила тока.
  • Общая мощность аппарата.
  • Коэффициент трансформации.
  • КПД.
  • Коэффициент мощности и нагрузки.

Есть так называемая внешняя характеристика трансформатора. Это зависимость вторичного напряжения от вторичной силы тока, при условии, что сила тока первичной обмотки будет номинальной, а cos φ= const.

По-простому – чем выше сила тока, тем ниже напряжение. Правда, второй параметр изменяется всего лишь на несколько процентов.

При этом внешняя характеристика трансформатора определяется относительными характеристиками, а именно коэффициентом загрузки, который определяется по формуле:

Совет

Обозначение на схемах

K=I2/I2н, где второй показатель силы – это сила тока при номинальном напряжении.

Конечно, характеристики трансформатора – это достаточно большой ряд всевозможных показателей, от которых зависит сама работа прибора. Здесь и мощность потерь, и внутреннее сопротивление в обмотке.

Как сделать самостоятельно

Итак, как сделать трансформатор самому? Зная, принцип работы установки и его конструктивные особенности, можно собрать своими руками простейший аппарат.

Для этого вам понадобится любое металлическое кольцо, на котором надо накрутить два участка обмотки. Самое важно – обмотки не должны касаться друг друга, а место их намотки не зависит конкретно от их расположения.

То есть, они могут быть размещена напротив друг друга или рядом. Важно – даже небольшое расстояние между ними.

Как уже было сказано выше, количество витков в обмотках определяет, какой прибор вы собираете – понижающий или повышающий. К примеру, если вы на первичной обмотке соберете 1200 витков, а на вторичной всего лишь 10, то на выходе вы получите напряжение 2 вольта.

Конечно, при подключении первичной катушки к напряжению 220-240 вольт. Если фазировка трансформатора будет заменена, то есть, провести подсоединение 220 вольт к вторичной обмотке, то на выходе первичной получится ток напряжением 2000 вольт.

То есть, к назначению трансформатора надо подходить осторожно, учитывая тот самый коэффициент трансформации.

Как правильно подключить

Что касается монтажа трансформатора, особенно его понижающего типа в быту дома, то необходимо знать некоторые нюансы проводимого процесса.

  • Во-первых, это касается самого устройства. При монтаже трансформатора иногда появляется необходимость подключения не одного потребителя, а сразу нескольких. Поэтому обращайте внимание на количество выходных клемм. Конечно, необходимо знать, что суммарная потребляемая мощность потребителей не должна быть больше мощности самого трансформаторного устройства. Во всяком случае, специалисты рекомендуют, чтобы второй показатель был всегда больше первого на 15-20%.
  • Во-вторых, подключение трансформатора производится электрической проводкой. Так вот ее длина и до прибора, и после не должна быть очень большой. К примеру, понижающий аппарат для светодиодного освещения предполагает наличие проводки от него до светильников не больше двух метров. Это позволит избежать больших потерь мощности.

Схема подключения понижающего трансформатора

  • В-третьих, место установки электрического понижающего прибора должно быть выбрано правильно. Самое важное, чтобы до него всегда можно было бы добраться просто, особенно когда есть необходимость провести демонтаж со следующей заменой и монтажом трансформатора. Поэтому перед тем как подключить трансформатор, необходимо определиться с его местом установки.

Схема замещения

Буквально несколько слов о том, что такое схема замещения трансформатора. Начнем с того, что две катушки соединены между собой магнитным полем, поэтому проанализировать работы трансформатора, а тем более его характеристики, очень сложно. Поэтому для этих целей сам прибор заменяют моделью, которая и называется схема замещения трансформатора.

По сути, все переводится на математический уровень, а точнее, в уравнения (токов и электрического состояния). Здесь важно, чтобы все уравнения, касающиеся прибора и его модели, совпадали. Кстати, для многих схема замещения трансформатора достаточно сложна, поэтому существует упрощенный вариант, в котором нет тока холостого хода, ведь на него приходится незначительная часть.

Фазировка

Фазировка трансформатора – это испытание его выходов, когда в одну цепь подключены несколько приборов параллельно. Ведь обязательное условие эффективной работы цепи с отсутствием больших потерь мощности – это правильное соединение фаз между собой, чтобы образовался замкнутый контур.

Если фазы не совпадут, то падает мощности и растет нагрузка. Если не совпадает чередование фаз, то произойдет короткое замыкание.

Заключение по теме

Итак, был сделан небольшой обзор всего, что касается трансформаторных установок, поэтому будем считать, что вопрос, зачем нужны трансформаторы, исчерпан, хотя и не полностью. Об этом приборе можно говорить долго. К примеру, самые простые варианты: как разобрать трансформатор, как прозвонить его, как подключить или демонтировать самому дома.

Источник: http://OnlineElektrik.ru/eoborudovanie/transformatori/chto-takoe-transformator-eto-ustrojstvo-sposobnoe-izmenyat-napryazhenie-peremennogo-toka.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector