Трансформатор тока расчет

Выбор трансформаторов тока: критерии, расчет, описание, виды, схемы

Трансформатор тока расчет

Номинальная работа релейной аппаратуры, модулей управления, измерительных приборов в силовых цепях энергетических установок обеспечивается с помощью трансформаторов тока. Выбор такого оборудования зависит от многих параметров и значений, помочь познакомится с которыми, осветить общие принципы действия, призвана данная статья.

Описание и принцип действия

Трансформатор тока – электромагнитное преобразовательное устройство, конструктивно, состоящее из:

  • цельный магнитопровод;
  • две обмотки, обязательно изолированные между собой и от земли (первичная и вторичная);
  • пластиковый запаянный неразборный корпус;
  • контактные клеммы для подключения прибора для измерений;
  • крепежные элементы для монтажа прибора;
  • табличка на корпусе, бумажный паспорт.

Обмотки преобразователя делятся между собой на первичную и вторичную, включаются в энергетическую цепь строго по определенным правилам.

Первичная обмотка подключается к электрической цепи последовательно (рассекая токопровод). Вторичная обмотка замкнута на определенную нагрузку измерительных элементов, релейной аппаратуры и автоматики. Она пропускает через себя величину тока, которая пропорциональна токовому значению первичной обмотки.

Принцип действия любого из них основан на законе электромагнитной индукции, действующий в равной степени в электрических и магнитных полях электрических машин и механизмов.

Его суть – преобразование величины тока, протекающего через силовую цепь энергетической установки, к которой подключается первичная обмотка трансформатора тока с определенным количеством витков, во вторичное пониженное значение тока, соблюдая при этом пропорциональность значения.

Эта пропорциональная величина электротока на выходных клеммах вторичной обмотки трансформатора необходима для нормальной работы измерительной, релейной аппаратуры, приборов учета электроэнергии в системах силовых энергетических установках до и выше 1000 вольт.

Прослеживается прямая зависимость номинальной работы всех измерительных систем, приборов контроля и управления от правильного выбора трансформаторов тока.



Классификация

Преобразователи, кроме описанных выше направлений функционирования, принято классифицировать по основным признакам, знание которых необходимо для их правильного выбора в различных силовых электроустановках.

Последовательные трансформаторы принято классифицировать по:

По роду установки

Класс измерительных токовых устройств делится на несколько вариантов общего или специального назначения:

  • Переносные – трансформаторы специального назначения, применяемые для контрольных измерений или испытаний в мобильных электротехнических лабораториях;
  • Накладные – устройства преобразования специального назначения, использующиеся на высоковольтных установках, наложением сверху проходных изоляторов цепей силового трансформатора сети;
  • Встроенные – измерительные трансформаторы специального типа, применяемые внутри различных электрических аппаратов и машин для преобразования величин внутренней цепи оборудования;
  • Внутренней установки – электротехнические устройства общего назначения применяемые на высоковольтных распределительных электросистемах, или силовых цепях низкого напряжение (400В);
  • Наружной установки – приборы преобразования общего назначения, применяемые открытых распределительных сетях высокого напряжения (свыше 1000В).

Точное определение оборудования на участке цепи, к которым будут подключены последовательные преобразователи становится одним из важных критериев их выбора.

По способу установки

Видовые различия корпусов последовательных трансформаторов электрической сети разделяет их по классу монтажа на:

  • Проходные – играют роль проходного изолятора сквозь определенное препятствие в системе электроустановки. Выводы первичных обмоток у них всегда расположен сверху, другой снизу;
  • Опорные – конструктивно имеют расположение всех первичных выводов на одной стороне. Их установка производится всегда на ровную опорную поверхность.

Правильное определение типа монтажа измерительного прибора для преобразования тока не допустит ошибок дальнейшего проектирования новой энергетической системы или ремонте уже созданной установки.

По типу изоляции

Группы измерительных приборов преобразования имеют различия в составе материала изоляции своих обмоток и корпуса, делятся на несколько основных:

  • Твердая – тип сухой изоляцией в виде фарфора, бакелита и подобных материалов;
  • Вязкая – изоляция, полученная путем заливки различным компаундом.
  • Смешанная – использование в виде изолирующего материала бумажно-масляных элементов;
  • Газовая – изолирование первичной от вторичной обмотки проводится воздушным зазором.

Изоляционный материал оборудования выбирается от типа электроустановок, где они применяются. Он зависит и от величины номинального напряжения на участке установки приборов, климатических условий, где будет эксплуатироваться распределительное устройство и других факторов.

По количеству ступеней трансформации

Трансформаторы делятся на два основных типа в этом разрезе классификации:

  • Одноступенчатые – такие устройства имеют одну первичную и одну вторичную обмотку в устройстве, один неизменяемый коэффициент трансформации;
  • Многоступенчатые – электромагнитный аппараты каскадного вида, устройство которых содержит или возможность изменения числа витков первичной или вторичной обмотки, или содержит сразу несколько вторичных обмоток с дифферентом их числа витков. Эта конструкция позволяет иметь несколько коэффициентов трансформации в одном устройстве;

Первый класс трансформаторов наиболее распространен в применении энергетических установок общего назначения. Второй тип применяется в специализированных участках распределительных сетей по необходимости.

По количеству вторичных обмоток

Соответственно, исходя из количества ступеней трансформации приборы делятся на:

  • С одной вторичной обмоткой;
  • С двумя и более вторичными обмотками.

Основной вид трансформаторов в таком делении относит первые его вид к приборам общего назначения, второй к типу специального назначения.

По назначению

Основное назначение этого электромагнитного прибора – трансформация тока из одной величины в другую. Существует два основных направления, использования трансформаторов:

  • Для измерений – передача измерительных параметров приборам, показания которых снимает персонал электроустановки с целью анализа работы энергетических установок высокого напряжения (>1000В). Первичная обмотка трансформатора тока включается в разрыв энергетической цепи, а к его вторичной обмотке подключается требуемый измерительный прибор, типа амперметра, обмоток ваттметров или счетчиков учета электроэнергии. Их монтаж производится в энергетических установках, где невозможно прямое подключение измерительной аппаратуры, обмоток электросчетчиков напрямую, но необходимо при этом их нормальное функционирование.
  • Для защиты – передача измерительной информации устройствам защиты, или любым модулям управления энергетической системы, в состав которой они включены. Обеспечивает изолированную работу этих приборов в высоковольтных установках или силовых цепях с напряжением 400В. Изоляция реле и контрольных приборов от первичной цепи установки обеспечивает безопасную доступность к таким модулям обслуживающего персонала для их ремонта и эксплуатации.



Часто трансформаторы тока имеют смешанный функционал.

По классу напряжения

Важным критерием выбора устройств преобразования. Он включает в себя два основных класса:

  • Для высоковольтных распределительных установок – 6/10/35 киловольт и выше – применения преобразователей в таких сетях имеют увеличенных габарит и некоторые конструктивные различия;
  • Для низковольтных распределительных устройств – применение до 1000В – наиболее распространенный класс напряжения таких приборов равен 400В. В этом классе габариты трансформаторов зависят от номинальных токов первичных обмоток, а конструктивное исполнение обладает значительным многообразием в зависимости от типа монтажа и расположения участка их установки.

Неправильный подбор класс напряжения при выборе трансформаторов сделает их применение невозможным в проектируемой или работающей энергетической системы или ее участка.

По методу преобразования

В силу развития прогресса в электротехнике этот параметр теперь входит в основную классификацию приборов преобразования, состоит из типов:

  • Электромагнитные – приборы преобразования, основанные на обмотках медной проволоки, с цельным стальным сердечником, наиболее распространенный экономически выгодный вид трансформаторов, широко используемый в различных распределительных сетях;
  • Оптико-электронный – новый тип преобразования токовой величины, основанный на прогрессивно инновационном устройстве электромагнитных приборов, их изоляции, с применением новейших материалов. Выше по цене, но имеющий более точные выходные параметры.

Резюмируя перечисленную выше классификацию электромагнитного оборудования, вывод по их верному выбору на поверхности – только полное изучение всех перечисленных параметров устройств преобразования тока, сравнение их с параметрами энергосистемы, где они будут эксплуатироваться, не позволит сделать непростительных ошибок при их подборе, дальнейшей установки и качественному использованию.

Как выбрать

Выбор трансформаторов тока (ТТ) зависит не только от знания их классификации в общем формате, но и требует правильной оценки многих других величин трансформаторов. В электротехнике такие значения принято называть номинальными параметрами.

Номинальные параметры

Правильный выбор ТТ состоит из подбора собственных номинальных величин, проведения тест-проверок, результаты которых станут основополагающими для определения необходимой марки трансформаторов.

Основные номинальные параметры ТТ состоят из:

Рабочее напряжение

Значение величины рабочего напряжения – то есть значение действующего напряжения распределительного установки, куда подбирается определенный измерительный трансформатор, должно быть меньше или равно номинальному напряжению трансформатора. Для эффективного выбора существует стандартный ряд номиналов рабочих напряжений, выраженный в киловольтах: 0,66, 3, 6, 10, 15, 20, 24, 27, 35, 110, 150, 220, 330, 750.

Первичный ток ТТ

Второй основной параметр выбора измерительного прибора происходит практически также, как и подбор рабочего напряжения: табличные токовые стандарты токов ТТ сравниваются со значением рабочего тока участка цепи или всей электроустановки, где планируется устанавливаться преобразовательный прибор.

Однако здесь нужно учитывать еще один критерий: в сети с активной нагрузкой и потребителями общего назначения номиналы подбираются без учета поправочных запасов по току, а вот для электрооборудования генераторов, двигателей или других активно-реактивных потребителей требуется при выборе первичного тока ТТ учитывать 10% запас по его величине. Это связано с бросками токовых величин в момент пуска подобного оборудования.

Стандартные величины по которым производится выбор тока первичной обмотки трансформатора заключены в определенный табличный ряд, единицы измерения – амперы: 1, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 75, 80, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 750, 800, 1000, 1200, 1500, 1600, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 8000, 10000, 12000, 14000, 16000, 18000, 20000, 25000, 28000, 30000, 32000, 35000, 40000.

Если выбор первичного тока с учетом 10% запаса находится между стандартных значений ряда – берется больший из их значений.

Однако здесь необходимо получить данные еще двух обязательных проверок трансформаторов, чтобы окончательно быть уверенным в его правильном выборе:

Проверка на термическую стойкость

Термическая стойкость гарантирует, что выбранный ТТ сможет выдержать тепловой удар и остаться в нормальном рабочем состоянии, без каких-либо повреждений в аварийном режиме короткого замыкания (КЗ), при прохождении через него определенной величины тока короткого замыкания за определенный период времени. Существует специальная формула проверочных значений на термическую стойкость преобразовательных приборов до и выше 1000 В.

Если выбранный трансформатор не подходит под расчетные значения термической стойкости, стоит обратить внимания на другую модель трансформатора во избежание образования проблем с энергетической установкой на этапах ее дальнейшей эксплуатации.

На электродинамическую стойкость

Этот опытно – расчетный процесс тестирует выбираемый трансформатор на стойкость от динамического воздействия на него тока короткого замыкания при аварийном режиме в цепи. Определенный промежуток времени электромагнитный прибор должен выдержать и такое воздействие, оставшись в рабочем состоянии.

В противном случае – требуется смена марки или модели трансформатора. Тест на электродинамическую стойкость определен специальной формулой, в которой участвуют постоянные значения и величины аварийного режима.



Проверка по мощности вторичной нагрузки

Третий обязательный параметр выбора ТТ. Проверка проходит путем сравнительного анализа номинальной мощности ТТ и полной мощности вторичной нагрузки на всем участке цепи, в которой планируется установка выбираемого трансформатора тока. Номинальная величина мощности должна быть больше или равна значению в действующей или проектируемой установке.

Важно знать при этом, что полная мощность нагрузки цепи представляет собой сумму сопротивлений всех коммутационных, измерительных, релейных приборов и аппаратуры управления участка умноженная на квадрат тока этой аппаратуры.

Если подбор осуществляется в проектируемом распределительном устройстве – значения сопротивлений берутся из паспортных данных оборудования, установленного там, если объект уже действующий – величины сопротивления получаются путем замеров сопротивления омметров или другими известными методами.



Коэффициент трансформации

Этот параметр является заключительным номинальным параметром, который должен учитываться для правильного выбора трансформаторов тока для измерительных приборов, релейной системы и модулей управления в распределительных цепях.

Источник: https://OTransformatore.ru/vopros-otvet/vybor-transformatorov-toka/

Трансформатор тока. Принцип действия. Расчет

Трансформатор тока расчет

Принцип действия токового трансформатора. Проектирование. Формулы для расчета (10+)

Трансформатор тока. Принцип действия. Расчет

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

Токовый трансформатор – измерительный прибор, предназначенный для измерения силы переменного тока. Применяются трансформаторы тока тогда, когда нужно измерить ток большой силы. Токовые клещи также работают по принципу трансформатора тока.

Есть способы измерения постоянного тока с помощью токовых клещей, но тут применяется эффект магнитного усилителя. Об этом будет отдельная статья. Подпишитесь на новости, чтобы не пропустить. Сейчас остановимся на измерении переменного тока.

Принцип действия измерительного трансформатора тока

Трансформатор тока – обычный трансформатор, только включенный специальным образом и со специальным числом витков в обмотках. Первичная обмотка трансформатора тока обычно состоит из одного витка, то есть просто провода, пропущенного через тороидальный сердечник трансформатора. Именно через этот провод проходит измеряемый ток.

Иногда, для повышения точности измерений, делают два витка, то есть пропускают провод через сердечник дважды. Трансформаторы тока могут выполняться не только на тороидальных сердечниках, но и на других. В любом случае провод с измеряемым проводом должен образовать полный виток.

Для Ш – образного сердечника нужно пропустить провод в оба окна.

Вашему вниманию подборки материалов:Конструирование источников питания и преобразователей напряжения Разработка источников питания и преобразователей напряжения. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторамПрактика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам

Со вторичной обмотки снимается ток, который уже подлежит измерению. Для нормального функционирования токового трансформатора необходимо, чтобы его вторичная обмотка была зашунтирована низкоомной нагрузкой. Причем напряжение на вторичной обмотке при максимальном токе не должно быть слишком большим, чтобы не вызвать насыщение сердечника.

Формулы для расчета

Расчет трансформатора тока строится на простом соотношении:

[Амплитуда силы тока вторичной обмотки, А] = [Амплитуда переменной составляющей силы тока первичной обмотки, А] * [Число витков первичной обмотки] / [Число витков вторичной обмотки] [Амплитуда напряжения на вторичной обмотке, В] = [Амплитуда силы тока вторичной обмотки, А] * [Сопротивление шунтирующего резистора, Ом] + [Напряжение насыщения диодов, В]

Если в системе не используются выпрямительные диоды, то последнее слагаемое считается равным нулю. Если применяется диодный мост, то нужно брать двойное напряжение насыщения диода плеча моста, так как при каждой полярности входного напряжения ток проходит через два диода моста.

[Мощность, рассеиваемая нагрузочным резистором, Вт] = [Действующее значение силы тока вторичной обмотки, А] 2 * [Сопротивление шунтирующего резистора, Ом]

Чтобы определить действующее значение силы тока, нужно точно знать форму сигнала. Форма сигнала может меняться во времени, например, при широтно-импульсной модуляции. Обычно применяется такое соотношение:

[Мощность, рассеиваемая нагрузочным резистором, Вт] Амплитуда силы тока вторичной обмотки, А] 2 * [Сопротивление шунтирующего резистора, Ом]

Чтобы исключить насыщение сердечника, необходимо рассчитать максимальное значение индукции и сравнить его с допустимым пределом.

Если применяется сердечник с зазором, то:

[Максимальное значение индукции, Тл] = [1.

257E-3] * [Среднее значение силы тока первичной обмотки, А] * [Количество витков первичной обмотки] / [Зазор в сердечнике, мм] + [1.

257E6] * [Амплитуда напряжения на вторичной обмотке, В] * [Коэффициент наполнения] / (2 *[Площадь сечения магнитопровода, кв.

мм] * [Количество витков вторичной обмотки] * [Частота сигнала, Гц])

Если применяется сердечник без зазора, то:

[Максимальное значение индукции, Тл] = [1.

257E-3
] * [Среднее значение силы тока первичной обмотки, А] * [Магнитная проницаемость сердечника] * [Количество витков первичной обмотки] / [Длина средней магнитной линии сердечника, мм] + [1.

257E6] * [Амплитуда напряжения на вторичной обмотке, В] * [Коэффициент наполнения] / (2 *[Площадь сечения магнитопровода, кв.

мм] * [Количество витков вторичной обмотки] * [Частота сигнала, Гц])

Максимально допустимая индукция выбирается по следующему принципу. Если сердечник токового трансформатора сделан из трансформаторного железа, то максимальная индукция принимается равной 0.

5 Тл, если применяется феррит, то 0.15 Тл. Если трансформатор работает в условиях несимметричного измеряемого тока, то в сердечнике должен быть небольшой зазор (0.

1 мм), а максимальную индукцию нужно уменьшить по крайней мере в три раза.

Среднее значение силы тока, если ток симметричный, равно нулю. Коэффициент наполнения зависит от формы сигнала. Для меандра он равен 1, для синусоидального напряжения около 9.5, для ШИМ – сигналов может быть от 0 до 1. Для наших расчетов достаточно принять его равным 1, так как нам нужно получить для индукции оценку сверху.

(читать дальше…) :: (в начало статьи)

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!
Задать вопрос. . [2] сообщений.

[Максимальное значение индукции, Тл] = [1.

257E-3] * [Среднее значение силы тока первичной обмотки, А] * [Магнитная проницаемость сердечника] * [Количество витков первичной обмотки] / [Длина средней магнитной линии сердечника, мм] + [1.

257E6] * [Амплитуда напряжения на вторичной обмотке, В] * [Коэффициент наполнения] / (2 *[Площадь сечения магнитопровода, кв. мм] * [Количество Читать ответ…

В статье 'Трансформатор тока. Принцип действия. Расчет' в формулу входит 'Коэффициент наполнения'. Что означает этот коэффициент? Спасибо. Читать ответ…

Еще статьи

Импульсный источник питания. Своими руками. Самодельный. Сделать. Лабо…
Схема импульсного блока питания. Расчет на разные напряжения и токи….

Бесперебойник своими руками. ИБП, UPS сделать самому. Синус, синусоида…
Как сделать бесперебойник самому? Чисто синусоидальное напряжение на выходе, при…

Лабораторный импульсный автотрансформатор, латр. Схема, конструкция, у…
Схема импульсного ЛАТРа для самостоятельной сборки….

Силовой мощный импульсный трансформатор, дроссель. Намотка. Изготовить…
Приемы намотки импульсного дросселя / трансформатора….

Измерение действующего (эффективного) значения напряжения, силы тока. …
Схема прибора для измерения действующего значения напряжения / силы тока…

Импульсный источник питания светодиода светодиодного фонаря, светильни…
Схема импульсного источника питания ярких светодиодов….

Корректор коэффициента мощности. Схема. Расчет. Принцип действия….
Схема корректора коэффициента мощности…

Тренажер. Прибор. Тренировка глаз. Зрение – расслабление, отдых, упраж…
Схема тренажера для глаз. Советы по сборке и наладке….

Источник: https://gyrator.ru/current-transformer

Расчёт и выбор измерительных ТТ

Трансформатор тока расчет

11. Расчёт и выбор измерительных ТТ

Оглавление

11.1 Выбор измерительных трансформаторов тока, сечения жил кабелей. 3

11.1.1 Измерительные трансформаторы тока. 3

11.1.2. Методика выбора трансформаторов тока. 3

11.1.3. Расчёт коэффициента трансформации ТТ. 3

11.1.4. Проверка выбора коэффициента трансформации ТТ.. 4

11.2. Расчёт вторичной нагрузки ТТ. 4

Приложение 11.1. 7

11.1 Выбор измерительных трансформаторов тока, сечения жил кабелей

11.1.1 Измерительные трансформаторы тока

В проекте описан общий принцип выбора трансформаторов тока (ТТ) , приведены методики и алгоритмы расчёта параметров ТТ.

Трансформаторы тока, используемые для коммерческого учёта электроэнергии, должны быть включены в государственный реестр средств измерений, иметь действующее свидетельство (отметку в паспорте) о поверке СИ.

Трансформаторы тока выбирают по номинальному напряжению, первичному и вторичному токам, по типу установки, конструкции, классу точности.

Для присоединения расчётных счётчиков электроэнергии используются трансформаторы тока с классом точности не более 0,5S.

Установка ТТ осуществляется на присоединениях напряжением класса 0,4 кВ.

В качестве основных нормативных документов регламентирующих требования по размещению ТТ и их параметрам используется ПУЭ (Глава 1.5 «Учет электроэнергии»),

11.1.2. Методика выбора трансформаторов тока.

Выбор конструкции ТТ.

Учитывая конструктивные особенности сборок низкого напряжения, расположение токоведущих шин, необходимо использовать шинные трансформаторы тока типа ТШП-0,66, ТШ-0,66, и трансформаторы тока опорного типа ТОП-0,66, Т-0,66.

11.1.3. Расчёт коэффициента трансформации ТТ.

Коэффициент трансформации по каждой точке необходимо выбирать с учётом минимальных и максимальных первичных токов в режимные дни (летний минимум и зимний максимум) или данных о присоединённой мощности абонента, или уставок предохранителей или установленной мощности силового трансформатора (для организации технического учёта на лучах ТП). Максимальный первичный ток ТТ рассчитывается по формуле:

, А

Минимальный ток принимается равным 15% от максимального:

, А

Согласно ПУЭ (п. 1.5.

17) допускается применение трансформаторов тока с завышенным коэффициентом трансформации, если при максимальной нагрузке присоединения ток во вторичной обмотке трансформатора тока будет составлять не менее 40% номинального тока счётчика, а при минимальной рабочей нагрузке – не менее 5%. Выбор ТТ заключается в подборе ТТ с номинальным первичным током, удовлетворяющем условию:

11.1.4. Проверка выбора коэффициента трансформации ТТ

Выбранные коэффициенты ТТ проверяются на соответствие п. 1.5.17 ПУЭ. при применении электросчётчиков типа с Iном сч.=5 А, должны выполняться неравенства:

; .

Трансформаторы тока необходимо установить типа ТШП-0,66, или ТШ-0,66, с классом точности 0,5S, с номинальной вторичной нагрузкой 5 ВА.

Расчётные токи присоединений и выбранные коэффициенты трансформации приведены в Приложении 11.1. таблица 11.1.

11.2. Расчёт вторичной нагрузки ТТ.

Чтобы погрешность ТТ не превысила допустимую для данного класса точности, нагрузка вторичных обмоток измерительных трансформаторов в соответствии с ГОСТ 7746 должна удовлетворять следующим требованиям: «для трансформаторов с номинальными вторичными нагрузками 1; 2; 2,5; 3; 5 и 10 ВА нижний предел вторичных нагрузок — 0,8; 1,25; 1,5; 1,75; 3,75 и 3,75 ВА соответственно». Для ТТ с номинальными вторичными нагрузками выше 10 Вт вторичная нагрузка должна быть не менее 25 % от номинальной и не должна превышать номинальную, задаваемую в каталогах.

В проекте предусмотрено использование трансформаторов тока типа ТШП -0,66 и Т-0,66. Класса точности ТТ – 0,5S, номинальная вторичная нагрузка – 5 ВА и номинальный вторичный ток 5 А. В соответствии с требованиями ГОСТ 7746 расчётное значение вторичной нагрузки ТТ должно находится в пределах: 3,75 ВА … 5 ВА (0,15 Ом…0,2 Ом).

Согласно ГОСТ 7746 номинальная вторичная нагрузка – полное сопротивление внешней вторичной цепи трансформатора тока, имеющей коэффициент мощности cos φ = 0,8, при котором гарантируются класс точности трансформатора тока.

Нагрузка трансформатора тока складывается из следующих элементов: сопротивления проводов, связывающих счётчик электрической энергии с трансформаторами тока; сопротивления приборов, включённых в цепь трансформатора тока; переходного сопротивления в контактных соединениях.

Внешняя нагрузка на трансформатор тока определяется с учетом схемы соединения трансформаторов тока, данных каталогов на счетчики и расчётных данных длины вторичных цепей ТТ приведённых в кабельном журнале.

При расчёте внешней нагрузки трансформатора тока для упрощения принимается, что все полные сопротивления имеют одинаковые углы, т. е. могут складываться арифметически. Указанное допущение приемлемо, поскольку вносимая этим ошибка обычно невелика и идет в сторону дополнительного запаса.

Вторичная нагрузка трансформаторов тока определяется по формуле,

, где

– переходное сопротивление в контактах принимается равным – 0,05 Ом;

– сопротивление проводов, Ом (в случае соединения трансформаторов тока звездой в испытательной клеммной коробке, сопротивление увеличить в 2- раза);

– сопротивление приборов, Ом

При выборе трансформаторов тока должно выполняться условие

,

где – номинальная допустимая нагрузка трансформатора тока в выбранном классе точности.

Сопротивление проводов для схемы включения счётчика и ТТ по схеме «звезды», определяют по формуле:

,

где – длина провода, м ;

– удельная проводимость, Ом/м;

– сечение провода или жилы кабеля;

Сопротивление счетчика, определяется из каталога на соответствующую аппаратуру непосредственно или пересчетом по имеющимся в каталоге данным о потребляемой мощности и токе по формуле,

,

где – мощность, ВА, потребляемая прибором при токе I, А.

Для рассматриваемых в проекте типов счетчиков мощность, потребляемая каждой токовой цепью, не превышает 0,1 ВА, следовательно, = 0,004 Ом.

Расчёты нагрузки вторичных измерительных цепей трансформаторов тока приведены в Приложении 11.1., Таблица 11.2.

Таблица 11.1

Выбор коэффициента трансформации и проверка выбранного коэффициента трансформации ТТ на присоединениях в соответствии п. 1.5.17 ПУЭ. Данные по присоединённой мощности, разрешённой единовременной мощности, рабочих токах взяты на основании материалов предпроектного обследования объекта.

Наименование присоединенияВвод 1Ввод 2
Тип ТТТ-0,66Т-0,66
U ном, кВ0,40,4
Sмакс, кВА (Iмакс*√3*Uном)Не представлены данные по единовременной мощности (разрешение на присоединение). Коэффициент трансформации выбран на основании визуального обследования существующего узла учёта (ТТ) и однолинейной схемы
Iмакс присоединения, А (Iмакс=Sмакс/(√3*Uном)
Iмин присоединения (0,15*Iмакс), А
Номинальный первичный ток I(1)ТТ из номинального ряда. Выбирается исходя из условия I(1)тт ≤ Iмакс20050
Iмакс в процентах от номинального тока ТТ, %
Iмин в процентах от номинального тока ТТ, %
Номинальный вторичный ток ТТ I(2)ТТ, А55
Коэффициент трансформации КТТ4010
Проверка на соответствие п. 1.5.17 ПУЭ (Iмакс/Ктт>0,4*Iном сч.; Iном сч.=5 А)
Проверка на соответствие п. 1.5.17 ПУЭ (Iмин/Ктт>0,05*Iном сч.; Iном сч.=5 А)
Выбранные первичные номинальные токи и коэффициенты трансформации ТТ соответствуют п.1.5.17 ПУЭ, ДА/НЕТ

Таблица 11.2

Расчёт нагрузок вторичных измерительных цепей трансформаторов тока ИИК.

Наименование фидера 0,4 кВВвод 1Ввод 2
Тип ТТТ-0,66Т-0,66
Номинальный торичный ток ТТ, А55
Класс точности0,5S0,5S
Номинальная вторичная нагрузка ТТ, ВА55
Минимальная вторичная нагрузка ТТ, при которой гарантируются класс точности трансформатора тока, ВА3,753,75
Номинальное сопротивление вторичной обмотки ТТ, Ом0,20,2
Сопротивление счетчика в токовых цепях, Ом0,0040,004
Сопротивление контактов в токовых цепях, Ом0,10,1
Сечение проводника (материал медь), мм22,52,5
Длина проводника, м.77
Сопротивление проводников вторичных цепей, Ом0,0490,049
Сопротивление вторичных цепей, Ом0,1530,153
Расчетная нагрузка вторичных цепей, ВА3,8253,825
Нагрузка вторичных цепей меньше номинальной вторичной нагрузки ТТ и больше минимальной для ТТ, ДА/НЕТДАДА

Источник: https://pandia.ru/text/78/380/319.php

Как расчитать и изготовить трансформатор тока

Трансформатор тока расчет

Как расчитать и изготовить трансформатор тока

Виктор Хрипченко пос. Октябрьский Белгородской обл.

      Занимаясь расчетами мощного источника питания, я столкнулся с проблемой – мне понадобился трансформатор тока, который бы точно измерял ток. Литературы по этой теме не много. А в Интернете только просьбы – где найти такой расчет.

Прочитал статью [1 ]; зная, что ошибки могут присутствовать, я детально разобрался с данной темой. Ошибки, конечно, присутствовали: нет согласующего резистора Rc (см. рис. 2) для согласования на выходе вторичной обмотки трансформатора (он и не был рассчитан) по току.

Вторичная цепь трансформатора тока рассчитана как обычно у трансформатора напряжения (задался нужным напряжением на вторичной обмотке и произвел расчет).

Немного теории

      Итак, прежде всего немного теории [4]. Трансформатор тока работает как источник тока с заданным первичным током, представляющим ток защищаемого участка цепи.

Величина этого тока практически не зависит от нагрузки вторичной цепи трансформатора тока, поскольку его сопротивление с нагрузкой, приведенное к числу витков первичной обмотки, ничтожно мало по сравнению с сопротивлениями элементов электрической схемы.

Это обстоятельство делает работу трансформатора тока отличной от работы силовых трансформаторов и трансформаторов напряжения.

      На рис. 1 показана маркировка концов первичной и вторичной обмоток трансформатора тока, навитых на маг-нитопровод в одном и том же направлении (I1 – ток первичной обмотки, I2 -ток вторичной обмотки). Ток вторичной обмотки I2 пренебрегая малым током намагничивания, всегда направлен так, чтобы размагничивать магнитопровод.

      Стрелками показано направление токов. Поэтому если принять верхний конец первичной обмотки за начало то началом вторичной обмотки н также является ее верхний конец. Принятому правилу маркировки соответствует такое же направление токов, учитывая знак. И самое главное правило: условие равенства магнитных потоков.

      Алгебраическая сумма произведений I1 x W1 – I2 x W2 = 0 (пренебрегая малым током намагничивания), где W1 – количество витков первичной обмотки трансформатора тока, W2 – количество витков вторичной обмотки трансформатора тока.

      Пример. Пусть вы, задавшись током первичной обмотки в 16 А, произвели расчет и в первичной обмотке 5 витков – рассчитано. Вы задаетесь током вторичной обмотки, например, 0,1 А и согласно вышеупомянутой формулы I1 x W1 = I2 x W2 рассчитаем количество витков вторичной обмотки трансформатора.

W2 = I1 x W1 / I2

      Далее произведя вычисления L2 -индуктивности вторичной обмотки, ее сопротивление XL1, мы вычислим U2 и потом Rc. Но это чуть позже.

То есть вы видите, что задавшись током во вторичной обмотке трансформатора I2, вы только тогда вычисляете количество витков.

Ток вторичной обмотки трансформатора тока I2 можно задать любой – отсюда будет вычисляться Rc. И еще -I2 должен быть больше тех нагрузок, которые вы будете подключать

Трансформатор тока должен работать только на согласованную по току нагрузку (речь идет о Rc).

      Если пользователю требуется трансформатор тока для применения в схемах защиты, то такими тонкостями как направление намоток, точность резистивной нагрузки Rc можно пренебречь, но это уже будет не трансформатор тока, а датчик тока с большой погрешностью.

И эту погрешность можно будет устранить, только создав нагрузку на устройстве (я и имею в виду источник питания, где пользователь собирается ставить защиту, применяя трансформатор тока), и схемой защиты установить порог ее срабатывания по току.

Если пользователю требуется схема измерения тока, то как раз эти тонкости должны быть обязательно соблюдены.

      На рис. 2 (точки – начало намоток) показан резистор Rc, который является неотьемлимой частью трансформатора тока для согласования токов первичной и вторичной обмотки.

То есть Rc задает ток во вторичной обмотке.

В качестве Rc не обязательно применять резистор, можно поставить амперметр, реле, но при этом должно соблюдаться обязательное условие – внутреннее сопротивление нагрузки должно быть равным рассчитанному Rc.

      Если нагрузка не согласованная по току – это будет генератор повышенного напряжения. Поясняю, почему так. Как уже было ранее сказано, ток вторичной обмотки трансформатора направлен в противоположную сторону от направления тока первичной обмотки.

И вторичная обмотка трансформатора работает как размагничивающая. Если нагрузка во вторичной обмотке трансформатора не согласованная по току или будет отсутствовать, первичная обмотка будет работать как намагничивающая.

Индукция резко возрастает, вызывая сильный нагрев магнито-провода за счет повышенных потерь в стали.

Индуктируемая в обмотке ЭДС будет определяться скоростью изменениями потока во времени, имеющей наибольшее значение при прохождении трапецеидального (за счет насыщения магнитопровода) потока через нулевые значения. Индуктивность обмоток резко уменьшается, что вызывает еще больший нагрев трансформатора и в конечном итоге – выход его из строя.

      Типы магнитных сердечников приведены на рис. 3 [3].

      Витой или ленточный магнитопровод – одно и то же понятие, также как и выражение кольцевой или тороидальный магнитопровод: в литературе встречаются и то, и другое.

      Это может быть ферритовый сердечник или Ш-образное трансформаторное железо, или ленточные сердечники. Ферритовые сердечники обычно применяется при повышенных частотах – 400 Гц и выше из-за того, что они работают в слабых и средних магнитных полях (Вт = 0,3 Тл максимум).

И так как у ферритов, как правило, высокое значение магнитной проницаемости µ и узкая петля гистерезиса, то они быстро заходят в область насыщения. Выходное напряжение, при f = 50 Гц, на вторичной обмотке составляет единицы вольт либо меньше.

На ферритовых сердечниках наносится, как правило, маркировка об их магнитных свойствах (пример М2000 означает магнитную проницаемость сердечника µ, равную 2000 единиц).

      На ленточных магнитопроводах или из Ш-образных пластин такой маркировки нет, и поэтому приходится определять их магнитные свойства экспериментально, и они работают в средних и сильных магнитных полях [4] (в зависимости от применяемой марки электротехнической стали – 1,5.. .2 Тл и более) и применяются на частотах 50 Гц.. .400 Гц.

Кольцевые или тороидальные витые (ленточные) магнитопроводы работают и на частоте 5 кГц (а из пермаллоя даже до 25 кГц). При расчете S – площади сечения ленточного тороидального магнитопровода, рекомендуется результат умножить на коэффициент к = 0,7…0,75 для большей точности.

Это объясняется конструктивной особенностью ленточных магнитопроводов.

      Что такое ленточный разрезной магнитопровод (рис. 3)? Стальную лента, толщиной 0,08 мм или толще, наматывают на оправку, а затем отжигают на воздухе при температуре 400.. .500 °С для улучшения их магнитных свойств.

Потом эти формы разрезаются, шлифуются края, и собирается магнитопровод. Кольцевые (неразрезные) витые магнитопроводы из тонких ленточных материалов (пермаллоев толщиной 0,01.. .

0,05 мм) во время навивки покрывают электроизолирующим материалом, а затем отжигают в вакууме при 1000.. .1100 °С.

      Для определения магнитных свойств таких магнитопроводов надо намотать 20…

30 витков провода (чем больше витков, тем точнее будет значение магнитной проницаемости сердечника) на сердечник магнитопровода и измерить L-индуктивность этой обмотки (мкГн).

Вычислить S – площадь сечения сердечника трансформатора (мм2), lm-среднюю длину магнитной силовой линии (мм). И по формуле рассчитать jll – магнитную проницаемость сердечника [5]:

(1) µ = (800 x L x lm) / (N2 x S) – для ленточного и Ш-образного сердечника.

(2) µ = 2500*L(D + d) / W2 x C(D – d) – для кольцевого (тороидильного) сердечника.

      При расчете трансформатора на более высокие токи применяется провод большого диаметра в первичной обмотке, и здесь вам понадобится витой стержневой магнитопровод (П-образный), витой кольцевой сердечник или ферритовый тороид.

      Если кто держал в руках трансформатор тока промышленного изготовления на большие токи, то видел, что первичной обмотки, навитой на магнитопровод, нет, а имеется широкая алюминиевая шина, проходящая сквозь магнитопровод.

      Я напомнил об этом затем, что расчет трансформатора тока можно производить, либо задавшись Вт – магнитной индукцией в сердечнике, при этом первичная обмотка будет состоять из нескольких витков и придется мучиться, наматывая эти витки на сердечник трансформатора. Либо надо рассчитать магнитную индукцию Вт поля, создаваемую проводником с током, в сердечнике.

      А теперь приступим к расчету трансформатора тока, применяя законы [6].

      Вы задаетесь током первичной обмотки трансформатора тока, то есть тем током, который вы будете контролировать в цепи.

      Пусть будет I1 = 20 А, частота, на которой будет работать трансформатор тока, f = 50 Гц.

Возьмем ленточный кольцевой сердечник OJ125/40-10 или (40x25x10 мм), схематично представленный на рис. 4.

Размеры: D = 40 мм, d = 25 мм, С = 10 мм.

      Далее идет два расчета с подробными пояснениями как именно расчитывается трансформатор тока, но слишком большое количество формул затрудняет выложить расчеты на странице сайта. По этой причине полная версия статьи о том как расчитать трансформатор тока была конвертирована в PDF и ее можно скачать воспользовавшись ССЫЛКОЙ.        

Адрес администрации сайта: admin@soundbarrel.ru    

Источник: http://soundbarrel.ru/pitanie/trans_toka.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.