Трансформатор тока с переменным коэффициентом трансформации

Содержание

Что такое коэффициент трансформации трансформатора?

Трансформатор тока с переменным коэффициентом трансформации

Трансформатор — электронное устройство, способное менять рабочие величины, измеряется коэффициентом трансформации, k. Это число указывает на изменение, масштабирование какого-либо параметра, например напряжения, тока, сопротивления или мощности.

Что такое коэффициент трансформации

Трансформатор не меняет один параметр в другой, а работает с их величинами. Тем не менее его называют преобразователем. В зависимости от подключения первичной обмотки к источнику питания, меняется назначение прибора.

В быту широко распространены эти устройства. Их цель — подать на домашнее устройство такое питание, которое бы соответствовало номинальному значению, указанному в паспорте этого прибора.

Например, в сети напряжение равно 220 вольт, аккумулятор телефона заряжается от источника питания в 6 вольт.

Поэтому необходимо понизить сетевое напряжение в 220:6 = 36,7 раз, этот показатель называется коэффициент трансформации.

Чтобы точно рассчитать этот показатель, необходимо вспомнить устройство самого трансформатора. В любом таком устройстве имеется сердечник, выполненный из специального сплава, и не менее 2 катушек:

Первичная катушка подключается к источнику питания, вторичная — к нагрузке, их может быть 1 и более. Обмотка — это катушка, состоящая из намотанного на каркас, или без него, электроизоляционного провода. Полный оборот провода называется витком. Первая и вторая катушки устанавливаются на сердечник, с его помощью энергия передается между обмотками.

Коэффициент трансформации трансформатора

По специальной формуле определяется число проводов в обмотке, учитываются все особенности используемого сердечника.

Поэтому в разных приборах в первичных катушках число витков будет разным, несмотря на то что подключаются к одному и тому же источнику питания.

Витки рассчитываются относительно напряжения, если к трансформатору необходимо подключить несколько нагрузок с разным напряжением питания, то количество вторичных обмоток будет соответствовать количеству подключаемых нагрузок.

Зная число витков провода в первичной и вторичной обмотке, можно рассчитать k устройства.

Согласно определения из ГОСТ 17596-72 «Коэффициент трансформации — отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной или отношение напряжения на вторичной обмотке к напряжению на первичной обмотке в режиме холостого хода без учета падения напряжения на трансформаторе.» Если этот коэффициент k больше 1, то прибор понижающий, если меньше — повышающий. В ГОСТе такого различия нет, поэтому большее число делят на меньшее и k всегда больше 1.

В электроснабжении преобразователи помогают снизить потери при передаче электроэнергии. Для этого напряжение, вырабатываемое электростанцией, увеличивается до нескольких сотен тысяч вольт. Затем этими же устройствами напряжение понижается до требуемого значения.

На тяговых подстанциях, обеспечивающих производственный и жилой комплекс электроэнергией, установлены трансформаторы с регулятором напряжения.

От вторичной катушки отводятся дополнительные выводы, подключение к которым позволяет менять напряжение в небольшом интервале. Это делается болтовым соединением или рукояткой.

В этом случае коэффициент трансформации силового трансформатора указывается в его паспорте.

Определение и формула коэффициента трансформации трансформатора

Получается, что коэффициент — это постоянная величина, показывающая масштабирование электрических параметров, она полностью зависит от конструкторских особенностей устройства. Для разных параметров расчет k производится по-разному. Существуют следующие категории трансформаторов:

  • по напряжению;
  • по току;
  • по сопротивлению.

Перед определением коэффициента необходимо замерить напряжение на катушках. ГОСТ указано, что производить такое измерение нужно при холостом ходе. Это когда к преобразователю не подключена нагрузка, показания могут быть отображены на паспортной табличке этого устройства.

Затем показания первичной обмотки делят на показания вторичной, это и будет коэффициентом. При наличии сведений о количестве витков в каждой катушке производят дробление числа витков первичной обмотки на число витков вторичной. При этом расчете пренебрегают активным сопротивлением катушек. Если вторичных обмоток несколько, для каждой находят свой k.

Трансформаторы тока имеют свою особенность, их первичная обмотка включается последовательно нагрузке. Перед вычислением показателя k измеряют ток первичной и вторичной цепи.

Производят разложение значения первичного тока на ток вторичной цепи.

При наличии паспортных данных о количестве витков допускается произвести вычисление k путем деления числа оборотов провода вторичной обмотки на число оборотов провода первичной.

При расчете коэффициента для трансформатора сопротивления, его еще называют согласующим, сначала находят входное и выходное сопротивление. Для этого вычисляют мощность, которая равняется произведению напряжения и тока.

Затем мощность делят на квадрат напряжения и получают сопротивление.

Дробление входного сопротивления трансформатора и нагрузки по отношению к его первичной цепи и входного сопротивления нагрузки во вторичной цепи даст k прибора.

Есть другой способ вычисления. Необходимо найти коэффициент k по напряжению и возвести его в квадрат, результат будет аналогичным.

Разные виды трансформаторов и их коэффициенты

Хотя конструктивно преобразователи мало чем отличаются друг от друга, назначение их достаточно обширно. Существуют следующие виды трансформаторов, кроме рассмотренных:

  • силовой;
  • автотрансформатор;
  • импульсный;
  • сварочный;
  • разделительный;
  • согласующий;
  • пик-трансформатор;
  • сдвоенный дроссель;
  • трансфлюксор;
  • вращающийся;
  • воздушный и масляный;
  • трехфазный.

Особенностью автотрансформатора является отсутствие гальванической развязки, первичная и вторичная обмотка выполнены одним проводом, причем вторичная является частью первичной.

Импульсный масштабирует короткие импульсные сигналы прямоугольной формы. Сварочный работает в режиме короткого замыкания.

Разделительные используются там, где нужна особая безопасность по электротехнике: влажные помещения, помещения с большим количеством изделий из металла и подобное. Их k в основном равен 1.

Пик-трансформатор преобразует синусоидальное напряжение в импульсное. Сдвоенный дроссель — это две сдвоенные катушки, но по своим конструктивным особенностям относится к трансформаторам.

Трансфлюксор содержит сердечник из магнитопровода, обладающего большой величиной остаточной намагниченности, что позволяет использовать его в качестве памяти.

Вращающийся передает сигналы на вращающиеся объекты.

Воздушные и масляные трансформаторы отличаются способом охлаждения. Масляные применяются для масштабирования большой мощности. Трехфазные используются в трехфазной цепи.

Более подробную информацию можно узнать о коэффициенте трансформации трансформатора тока в таблице.

Почти у всех перечисленных приборов есть сердечник для передачи магнитного потока. Поток появляется благодаря движению электронов в каждом из витков обмотки, и силы токов не должны быть равны нулю. Коэффициент трансформации тока зависит и от вида сердечника:

В броневом сердечнике магнитные поля оказывают большее влияние на масштабирование.

Источник: https://odinelectric.ru/equipment/chto-takoe-koeffitsient-transformatsii-transformatora

Гост р мэк 61869-2-2015 трансформаторы измерительные. часть 2. дополнительные требования к трансформаторам тока, гост р от 28 апреля 2015 года №мэк 61869-2-2015

Трансформатор тока с переменным коэффициентом трансформации

ГОСТ Р МЭК 61869-2-2015

Группа П31

ОКС 17.220.20 ОКП 42 2000

66 8000

Дата введения 2016-03-01

1 ПОДГОТОВЛЕН ФГУП “Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы” (ФГУП “ВНИИМС”)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом ТК 445 “Метрология энергоэффективной экономики”

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 апреля 2015 г. N 306-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 61869-2:2012* “Трансформаторы измерительные. Часть 2.

Дополнительные требования к трансформаторам тока” (IEC 61869-2:2012 Instrument transformers – Part 2: Additional requirements for current transformers).

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. – Примечание изготовителя базы данных.

Официальные экземпляры международного стандарта, на основе которого подготовлен настоящий стандарт, и международных стандартов, на которые представлены ссылки, имеются в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов.

Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов национальным стандартам Российской Федерации приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8).

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе “Национальные стандарты”, а официальный текст изменений и поправок – в ежемесячном информационном указателе “Национальные стандарты”.

В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного указателя “Национальные стандарты”.

Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования – на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Перечень всех стандартов IEC серии 61869 под общим названием “Трансформаторы измерительные”, разрабатываемых техническим комитетом IEC/ТК 38, находится на электронном сайте IEC: www.iec.ch. Обзор разрабатываемых/разработанных стандартов на дату публикации настоящего стандарта представлен ниже.

Серия, объединяющая стандарты IECРазрабатывае-мый/разработанный стандарт IECНаименование стандартаПерераба-тываемый стандарт IEC
IEC 61869-1 Общие требования к измерительным трансформаторамIEC 61869-2Дополнительные требования к трансформаторам тока60044-160044-6
IEC 61869-3Дополнительные требования к трансформаторам тока60044-2
IEC 61869-4Дополнительные требования к комбинированным трансформаторам60044-3
IEC 61869-5Дополнительные требования к емкостным трансформаторам тока60044-5
IEC 61869-6 Дополнительные требования к электронным измерительным трансформаторам и отдельно стоящим датчикам тока низкой мощностиIEC 61869-7Дополнительные требования к электронным трансформаторам тока60044-7
IEC 61869-8Дополнительные требования к электронным трансформаторам тока60044-8
IEC 61869-9Цифровой интерфейс для измерительных трансформаторов
IEC 61869-10Дополнительные требования к отдельно стоящим маломощным датчикам тока
IEC 61869-11Дополнительные требования к отдельно стоящим маломощным датчикам тока60044-7
IEC 61869-12Дополнительные требования к комбинированным электронным измерительным трансформаторам или комбинированным отдельно стоящим датчикам
IEC 61869-13Требования к отдельно стоящему устройству сопряжения (сумматору) сигналов

В разделе “Нормативные ссылки” и тексте стандарта ссылочные международные стандарты актуализированы.

Требования настоящего стандарта распространяются на трансформаторы тока для экспортных поставок.

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на индуктивные трансформаторы тока нового поколения, предназначенные для использования с электрическими измерительными приборами и электрическими защитными устройствами при номинальных частотах от 15 до 100 Гц.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий стандарт*: _______________

* Таблицу соответствия национальных стандартов международным см. по ссылке. – Примечание изготовителя базы данных.

МЭК 61869-1:2007 Измерительные трансформаторы. Часть 1. Общие требования (IEC 61869-1:2007 Instrument transformers – Part 1: General requirements)

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины и определения по МЭК 61869-1 со следующими дополнениями:

3.1 Общие определения

Источник: http://docs.cntd.ru/document/1200120136

Что такое коэффициент трансформации – советы электрика – Electro Genius

Трансформатор тока с переменным коэффициентом трансформации

> 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).

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.

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

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.

Источник:

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

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.

Источник: https://orenburgelectro.ru/drugoe/chto-takoe-koeffitsient-transformatsii-sovety-elektrika.html

Трансформатор тока: конструкция, принцип работы, классификация

Трансформатор тока с переменным коэффициентом трансформации

Для нормального функционирования устройств обеспечивающих релейную защиту высоковольтных ЛЭП, требуется контролировать параметры электрической линии.

Снимать показания с высоковольтных проводов напрямую – опасно и не эффективно. Режим работы обычного трансформатора не позволяет контролировать изменение тока.

Решает эту проблему трансформатор тока, у которого показатели вторичной цепи изменяются пропорционально величине тока первичной обмотки.

Конструкция и принцип действия

Внешний вид типичного трансформатора тока представлен на рисунке 1. Характерным признаком этих моделей является наличие у них диэлектрического корпуса.

Формы корпусов могут быть разными – от прямоугольных до цилиндрических. В некоторых конструкциях отсутствуют проходные шины в центре корпуса.

Вместо них проделано отверстие для обхвата провода, который выполняет функции первичной обмотки.

Рис. 1. Трансформатор тока

Материалы диэлектриков выбирают в зависимости от величины напряжений, для которых предназначено устройство и от условий его эксплуатации. Для обслуживания промышленных энергетических систем изготавливают мощные ТТ с керамическими корпусами цилиндрической формы (см. рис. 2).

Рис. 2. Промышленный керамический трансформатор тока

Особенностью трансформатора является обязательное наличие нагрузочного элемента (сопротивления) во вторичной обмотке (см. рис. 3). Резистор необходим для того, чтобы не допускать работы в режиме без вторичных нагрузок. Функционирование трансформатор тока с ненагруженными вторичными обмотками недопустимо из-за сильного нагревания (вплоть до разрушения) магнитопровода.

Рис. 3. Принципиальная схема трансформатора тока

В отличие от трансформаторов напряжения, ТТ оснащены только одним витком первичной обмотки (см. рис. 4). Этим витком часто является шина, проходящая сквозь кольцо сердечника с намотанными на него вторичными обмотками (см. рис. 5).

Рис. 4. Схематическое изображение ТТРис. 5. Устройство ТТ

Иногда в роли первичной обмотки выступает проводник электрической цепи. Для этого конструкция сердечника позволяет применить шарнирное соединение частей трансформатора для обхвата провода (см. рис. 6).

Рис. 6. ТТ с разъемным корпусомСердечники трансформаторов выполняются способом шихтования кремнистой стали. В моделях высокого класса точности сердечники изготовляют из материалов на основе нанокристаллических сплавов.

Принцип действия.

Основная задача токовых трансформаторов понизить (повысить) значение тока до приемлемой величины. Принцип действия основан на свойствах трансформации переменного электрического тока.

Возникающий переменный магнитный поток улавливается магнитопроводом, перпендикулярным направлению первичного тока. Этот поток создается переменным током первичной катушки и наводит ЭДС во вторичной обмотке.

После подключения нагрузки начинает протекать электрический ток по вторичной цепи.

Зависимости между обмотками и токами выражены формулой: k = W2 / W1 = I1 / I2 .

Поскольку ток во вторичной катушке обратно пропорционален количеству витков в ней, то путем увеличения (уменьшения) коэффициента трансформации, зависящего от соотношения числа витков в обмотках, можно добиться нужного значения выходного тока.

На практике, чаще всего, эту величину устанавливают подбором количества витков во вторичной обмотке, делая первичную обмотку одновитковой.

Линейная зависимость выходного тока (при номинальной мощности) позволяет определять параметры величин в первичной цепи. Численно эта величина во вторичной катушке равна произведению реального значения тока на номинальный коэффициент трансформации.

В идеале I1 = kI2 = I2W2/W1. С учетом того, что W1 = 1 (один виток) I1 = I2W2 = kI2. Эти несложные вычисления можно заложить в программу электронного измерителя.

Рис. 7. Принцип действия трансформатора тока

На рисунке 7 не показан нагрузочный резистор. При измерениях необходимо учитывать и его влияние. Все допустимые погрешности в измерениях отображает класс точности ТТ.

Классификация

Семейство трансформаторов токаклассифицируют по нескольким признакам.

  1. По назначению:
  2. По способу монтажа:
    • наружные (см. рис. 8), применяются в ОРУ;
    • внутренние (размещаются в ЗРУ);
    • встраиваемые;
    • накладные (часто совмещаются с проходными изоляторами);
    • переносные.

Рис. 8. Пример наружного использования ТТ

  • Классификация по типу первичной обмотки:
    • многовитковые, к которым принадлежат катушечные конструкции, и трансформаторы, с обмотками в виде петель;
  • По величине номинальных напряжений:

Трансформаторы тока можно классифицировать и по другим признакам, например, по типу изоляции или по количеству ступеней трансформации.

Расшифровка маркировки

Каждому типу трансформаторов присваиваются буквенно-цифровые символы, по которым можно определить его основные параметры:

  • Т — трансформатор тока;
  • П — буква указывающая на то, что перед нами проходной трансформатор. Отсутствие буквы П указывает, что устройство принадлежит к классу опорных ТТ;
  • В — указывает на то, что трансформатор встроен в конструкцию масляного выключателя или в механизм другого устройства;
  • ВТ — встроенный в конструкцию силового трансформатора;
  • Л— со смоляной (литой) изоляцией;
  • ФЗ — устройство в фарфоровом корпусе. Звеньевой тип первичной обмотки;
  • Ф — с надежной фарфоровой изоляцией;
  • Ш — шинный;
  • О — одновитковый;
  • М — малогабаритный;
  • К — катушечный;
  • 3 — применяется для защиты от последствий замыкания на землю;
  • У — усиленный;
  • Н — для наружного монтажа;
  • Р — с сердечником, предназначенным для релейной защиты;
  • Д — со вторичной катушкой, предназначенной для питания электричеством дифференциальных устройств защиты;
  • М — маслонаполненный. Применяется для наружной установки.
  1. Номинальное напряжение (в кВ) указывается после буквенных символов (первая цифра).
  2. Числами через дробь обозначаются классы точности сердечников. Некоторые производители вместо цифр проставляют буквы Р или Д.
  3. следующие две цифры «через дробь» указывают на параметры первичного и вторичного токов;
  4. после позиции  дробных символов — код варианта конструкционного исполнения;
  5. буквы, расположенные после кода конструкционного варианта, обозначают тип климатического исполнения;
  6. цифра на последней позиции — категория размещения.

Схемы подключения

Первичные катушки трансформаторов тока включаются в цепь последовательно. Вторичные катушки предназначены для подключения измерительных приборов или используются системами релейной защиты.

Во вторичную цепь включаются выводы измерительных приборов и устройства релейной защиты. С целью обеспечения безопасности, сердечник магнитопровода и один из зажимов вторичной катушки должны заземляться.

При подключении трехфазных счетчиков, в сетях с изолированной нейтралью обмотки трансформатора соединяются по схеме «Неполная звезда». При наличии нулевого провода применяется схема полной звезды.

Выводы трансформаторов маркируются. Для первичной обмотки применяются обозначения Л1 и Л2, а для вторичной – И1 и И2. При подключении измерительных приборов следует соблюдать полярность обмоток.

Схема «неполная звезда» применяется для двухфазного соединения.

В дифференциальных защитах, используемых в силовых трансформаторах, обмотки включаются треугольником.

Основные схемы подключения:

Основные схемы подключения

  • В сетях с глухозаземленной нейтралью ТТ подключается к каждой фазе. Соединение обмоток трансформатора – полная звезда.
  • Подключение по схеме неполной звезды. Применяется в сетях с изолированными нулевыми точками.
  • Схема восьмерки. Симметрично распределяет нагрузки при трехфазном КЗ.
  • Соединение ТТ в фильтр токов нулевой последовательности. Применяется для защиты номинальной нагрузки от коротких замыканиях на землю.

Технические параметры

Очень важной характеристикой трансформатора тока является класс точности. Этот параметр характеризует погрешность измерения, то есть показывает, на сколько номинальный (идеальный) коэффициент трансформации отличается от реального.

Коэффициенттрансформации

Так как в реальном коэффициенте трансформации присутствует синфазная и квадратурная составляющая, то значения коэффициента всегда отличаются от номинального. Разницу (погрешность) необходимо учитывать при измерениях. На результаты измерений влияют также угловые погрешности.

У всех ТТ погрешность отрицательна, так как у них всегда присутствуют потери от намагничивания и нагревания токовых катушек.

С целью устранения отрицательного знака погрешности, для смещения параметров трансформации в положительную сторону, применяют витковую коррекцию. Поэтому в откорректированных устройствах привычная формула для вычислений не работает.

Поэтому коэффициенты трансформации в таких аппаратах производители определяют опытным путем и указывают их в техпаспорте.

Класс точности

Токовые погрешности искажают точность измерения электрического тока. Поэтому для измерительных трансформаторов высокие требования к классу точности:

Трансформатор может находиться в пределах заявленного класса точности, только если сопротивление максимальной нагрузки не превышает номинального, а ток в первичной цепи не выходит за пределы 0,05 – 1,2 величины номинального тока трансформатора.

О назначении

Основная сфера применения трансформаторов – защита измерительного и другого оборудования от разрушительного действия предельно высоких токов. ТТ применяются для подключения электрического счетчика, изоляции реле от воздействия мощных токовых нагрузок.

по теме

Устройство и принцип действия трансформатора тока. Конструкция трансформатора.

Использованная литература

  • В.В. Афанасьев «Трансформаторы тока»  1989
  • И С. Таев  «Основы теории электрических аппаратов»  1987
  • Вавин В. Н. «Трансформаторы тока» 1966
  • Кацман М. М. «Электрические машины и трансформаторы»  1971

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

Трансформаторы тока с возможностью изменения коэффициента трансформации

Трансформатор тока с переменным коэффициентом трансформации

Трансформаторы тока с возможностью изменения коэффициента трансформации

Реализуемая в Российской Федерации политика энергосбережения, а также растущая стоимость электрической энергии требуют все большей и большей эффективности ее учета.

Использование трансформаторов тока с большими номинальными первичными токами при значении фактических нагрузок присоединений менее 20% от номинального первичного тока трансформатора экономически нецелесообразно и приводит к тому, что часть транзита электрической энергии не учитывается.

Для обеспечения достаточной точности учета и сохранения существующих коэффициентов трансформации обмоток измерений и РЗА, проектировщики все чаще стали обращать внимания на трансформаторы тока с возможностью изменения коэффициента трансформации (КТ)

Изменение номинального КТ в трансформаторах тока возможно следующими способами:

1 способ: Применение трансформаторов тока с возможностью переключения по первичной стороне (исполнение «П»). Принципиальная электрическая схема представлена на рисунке 1.

Рис. 1 –Схема электрическая принципиальная для трансформаторов тока

 с возможностью переключения по первичной стороне.

Первичная катушка трансформаторов тока в исполнении «П» состоит из двух секций с равным количеством витков. Переключение КТ производится путем изменения количества витков в первичной катушке при помощи перемычек на первичных контактах.

Таким образом, возможно последовательное, либо параллельное соединение секций первичной катушки. При этом, количество витков во вторичных катушках при изменении КТ сохраняется.

Изменение КТ происходит на всех вторичных катушках данного трансформатора без изменения таких параметров, как номинальный класс точности, номинальный коэффициент безопасности приборов и номинальная вторичная нагрузка.

Имея неоспоримое преимущество в наличии разных коэффициентов трансформации в одном корпусе, стоит отметить и ограничения, связанные с конструктивными особенностями трансформаторов, которые имеются в первом способе изменения КТ:

  •  изменение коэффициента трансформации возможно только с двойной кратностью. Например 50-100/5; 100-200/5; 200-400/5 и т.д.;
  •  возможно только два коэффициента трансформации;
  •  ограничение по максимальному значению первичного тока (не более 600 А).
  •  трансформатор тока должен быть опорного типа.

2 способ: Применение трансформаторов тока с отпайками (ответвлениями) по вторичной стороне.

Вторичная катушка в данных трансформаторах имеет не только начало и конец обмотки, но и промежуточные ответвления (отпайки). Количество отпаек может быть несколько, но не менее одной. Переключение КТ производится путем изменения количества витков во вторичной катушке.

Рассмотрим более подробно второй способ на примере встроенного трансформатора тока с коэффициентами трансформации 200/5, 600/5, 1000/5.

Принципиальная электрическая схема данного трансформатора представлена на рисунке 2.

Рис. 2 –Схема электрическая принципиальная для встроенного трансформаторов тока

 с отпайками (ответвлениями) по вторичной стороне.

Для обеспечения наибольшего из коэффициентов трансформации обмотки 1000/5, подключение необходимо произвести к началу «И1» и концу «И4» обмотки. При этом, промежуточные ответвления «И2», «И3» не должны быть закорочены и заземлены.

В ином случае требуемый коэффициент трансформации, а следовательно, и класс точности, не будут обеспечены, т.к. часть витков обмотки будет закорочена. Необходимо также заземлять один из выводов («И1» или «И4») в соответствии с п.3.4.

23 ПУЭ.

Для обеспечения коэффициента трансформации 200

/5, подключение необходимо произвести к началу «И1» и к промежуточному ответвлению «И2». Все последующие ответвления «И3», «И4» не закорачиваются и не заземляются. Кроме этого, следуя требованиям ПУЭ необходимо заземлить один из выводов («И1» или «И2»).

Для обеспечения коэффициента трансформации 600/5, подключение необходимо произвести к началу «И1» и к промежуточному ответвлению «И3». Последующее ответвление «И4», промежуточное ответвление «И2», не закорачиваются и не заземляются. Заземляется один из выводов («И1» или «И3»).

Чаще всего заказчику нужны трансформаторы тока с несколькими отпайками, при этом номинальный класс точности, номинальный коэффициент безопасности приборов и номинальная вторичная нагрузка должны быть одинаковыми на каждой отпайке.

Например: ТВ-НТЗ-110-0.5Fs5/0.5Fs5/0.5Fs530/30/30-200/5-600/5-1000/5 40кА УХЛ2

Технически это сделать проблематично. Намотка вторичной обмотки с отпайкой ведется на один и тот же магнитопровод с установленной предельной индукцией, определяющей коэффициент безопасности, причем отношение количества витков отпайки к виткам обмотки равно отношению соответствующих им коэффициентов трансформации.

Исходя из расчета номинальной индукции в магнитопроводе:

при сохранении равенства номинальной нагрузки ​\( r_{2н } \)​ и остальных параметров обмотки с отпайкой, учитывая количество витков получаем отношение индукции ​\( B_{обм}⁄B_{отп } \)​, а значит и отношение коэффициентов безопасности  ​\( K_{(б обм)}⁄K_{(б отп)} =(B_{пред}/B_{обм} )⁄(B_{пред}/B_{отп} )=B_{отп}⁄B_{обм} \)​ пропорциональное отношению ​\( ω_{2 обм}⁄ω_{2 отп} \)​ . Аналогично при сохранении коэффициентов безопасности номинальные нагрузки будут зависеть от числа витков обмотки.

Таким образом, при расчете и изготовлении вторичных обмоток трансформаторов с отпайками возможно сохранение  ​\( K_{б } \)​ при различных номинальных нагрузках:

ТВ-НТЗ-110-0.5Fs5/0.5Fs5/0.5Fs5-30/50/100-200/5-600/5-1000/5 40кА УХЛ2,

либо сохранение нагрузок при различных значениях \( K_{б } \)​  :

ТВ-НТЗ-110-0.5Fs5/0.5Fs10/0.5Fs15-30/30/30-200/5-600/5-1000/5 40кА УХЛ2.

Сохранение номинального класса точности, номинального коэффициента безопасности приборов и номинальной вторичной нагрузки при изменении коэффициента трансформации возможно только в случае применения трансформаторов тока с переключением по первичной стороне (первый способ, рассматриваемый выше). Параметры вторичной катушки не меняются, т.к. переключение коэффициента трансформации происходит по первичной стороне.

Стоит отметить, что применение трансформаторов тока с отпайками (ответвлениями) по вторичной стороне (второй способ изменения КТ) в настоящий момент получил более широкой распространение, из-за следующих преимуществ по отношению к первому способу изменения КТ:

  •  возможность обеспечение от двух и более коэффициентов трансформации на одной вторичной обмотке;
  •  отсутствие ограничения по максимальному значению первичного тока;
  •  отсутствие ограничения по конструктивному типу исполнения трансформаторов. Изготовление с отпайками по вторичной стороне возможно на встроенных, опорных, проходных шинных и других типах трансформаторов.

Источник: https://intzv.ru/?p=3169

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

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