Процент от нагрузки для трансформатора тока: Указания по расчету нагрузок трансформаторов тока

Указания по расчету нагрузок трансформаторов тока

Содержание

1. Общая часть

Всем доброго времени суток! Представляю Вашему вниманию типовую работу «Указания по расчету нагрузок трансформаторов тока» №48082-э «Теплоэлектропроект».

Вторичная нагрузка на трансформаторы тока (ТТ) складывается из:

• а) сопротивления проводов — rпр;
• б) полного сопротивления реле и измерительных приборов — Zр и Zп;
• в) переходного сопротивления принимаемого равным — rпер = 0,05 Ом.

Согласно ГОСТ трансформаторы тока должны соответствовать одному из следующих классов точности: 0,5; 1; 3; 5Р; 10Р.

Класс точности 0,5 должен обеспечиваться при питании от трансформатора тока расчетных счетчиков. При питании щитовых измерительных приборов класс точности трансформаторов тока должен быть не ниже 3. При необходимости для измерения иметь более высокий класс точности трансформаторы тока должны выбираться по классу точности на ступень выше, чем соответствующий измерительный прибор.

Например: для приборов класса 1 трансформаторов тока должен обеспечивать класс 0,5; для приборов — 1,5 трансформаторов тока должен обеспечивать класс точности 1,0.

Требования к трансформаторам тока для релейной защиты рассмотрены ниже.

При расчете нагрузки на ТТ в целях упрощения допускается сопротивления элементов вторичной цепи ТТ складывать арифметически, что создает некоторый расчетный запас.

Потребление токовых обмоток релейной и измерительной аппаратуры приведено в разделе «7. Справочные данные по потреблению релейной аппаратуры». Для удобства и упрощения расчета в указанных приложениях потребление дано в Омах. Для тех приборов и реле, для которых в каталогах указано их потребление в ВА, сопротивление в Омах определяется по выражению

где:
S – потребляемая мощность по токовым цепям, ВА;
I – ток, при котором задана потребляемая мощность, А.

При расчете сопротивления проводов (кабеля) во вторичных цепях ТТ используется:

где:

• rпр — активное сопротивление проводов (жилы кабеля) от трансформатора тока до прибора или реле, Ом;
• l – длина провода (кабеля) от трансформатора тока до места установки измерительных приборов или релейной аппаратуры, м;
• S – сечение провода или жилы кабеля, мм2;
• γ –удельная проводимость, м/Ом.мм2(для меди γ = 57, для алюминия γ =34,5).

2. Определение нагрузки на трансформаторы тока для измерительных приборов

Нагрузка на ТТ для измерительных приборов складывается из сопротивлений последовательно включенных измерительной аппаратуры, соединительных проводов и переходных сопротивлений в контактных соединениях.

Величина расчетной нагрузки Zн зависит также от схемы соединения ТТ.

При расчете определяется нагрузка для наиболее загруженной фазы ТТ.

В случае включения релейной аппаратуры последовательно с измерительной в расчетную нагрузку вводится также сопротивление реле. При этом расчетная нагрузка не должна превосходить допустимую в требуемом классе точности данного ТТ для измерительных приборов.

При соединении трансформаторов тока в звезду.

При соединении трансформаторов тока в неполную звезду.

При соединении ТТ в треугольник и включении измерительных приборов последовательно с реле во всех линейных проводах.

где:

— сопротивление нагрузки, включенной в линейном проводе трансформатора тока.

При соединении трансформаторов тока в треугольник и включении измерительного прибора последовательно с прибора последовательно с реле только в одном линейном проводе (например, в фазе А).

При использовании только одного ТТ.

В выражениях (3-7) известны сопротивления измерительных приборов Zп, сопротивления реле Zр, переходное сопротивление rпер и неизвестно сопротивление проводов rпр.

Поэтому расчет нагрузки на ТТ сводится к определению сопротивления соединительных проводов rпр.

Сопротивление rпр. определяется из условия обеспечения работа ТТ в требуемом классе точности при расчетной нагрузке. Поэтому должно быть Zн < Zдоп. Принимая Zн=Zдоп и пользуясь выражениями (3-7), определяется rпр для соответствующих схем соединения:

По найденному значению rпр определяется допустимое сечение соединительных проводов, пользуясь выражением (2).

Если в результате расчета сечение S окажется меньше 2,5 мм2, то оно должно быть принято равным 2,5 мм2 из условия механической прочности проводов в токовых цепях ТТ.

3. Определение напряжения на вторичной обмотке трансформатора тока

Сопротивление нагрузки трансформатора тока для измерительных приборов и релейной защиты по условию допустимого напряжения на вторичной обмотке трансформатора тока должно быть таким, чтобы при любом возможном виде короткого замыкания в месте установки трансформаторов тока измерения или защиты и любом возможном первичном токе трансформатора тока напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора тока установившемся режиме не превышало 1000 В.

Это условие считается выполненным, если при любом виде к.з.

где:

• I1- наибольший возможный первичный ток при к.з.;
• nт – номинальный коэффициент трансформации трансформатора тока;
• Zн – фактическое сопротивление вторичной нагрузки трансформатора тока с учетом сопротивления принятого провода (жилы кабеля)

Если в результате расчета оказалось, что при Zн напряжение больше 1000 В, то следует перейти на большее сечение соединительных проводов (жил кабеля) до 10 мм2 включительно.

Если при S=10 мм2 напряжение окажется больше 1000 В, то следует перейти на больший коэффициент трансформации и расчет для определения Zн должен быть повторен.

4. Определение нагрузки на трансформаторы тока для релейной защиты

Нагрузка на ТТ для релейной защиты складывается из последовательно включенных сопротивлений релейной аппаратуры , соединительных проводов и переходных сопротивлений в контактных соединениях. Величина вторичной нагрузки зависит также от схемы соединения ТТ и от вида КЗ.

Релейная защита в условиях КЗ обычно работает при больших токах, которые во много раз превышают номинальный ток ТТ. Расчетами и опытом эксплуатации установлено, что для обеспечения правильной работы релейной защиты погрешности ТТ не должны превышать предельно допустимых значений.

По ПУЭ эта погрешность, как правило, не должна быть более 10%.

В ГОСТ 7746-88 точность ТТ, используемых для релейной защиты, нормируется по их полной погрешности (ε), обусловленной током намагничивания. По условию ε < 10% построены кривые предельных кратностей ТТ.

При этом наибольшее отношение первичного тока к его номинальному значению, при котором полная погрешность при заданной вторичной нагрузке не превышает 10%, называется предельной кратностью (К10).

Согласно тому же ГОСТ заводы-поставщики ТТ обязаны гарантировать значение номинальной предельной кратности (К10н), при которой полная погрешность ТТ, работающего с номинальной вторичной нагрузкой, не превышает 10%.

Чтобы найти допустимую нагрузку по кривым предельных кратностей, необходимо предварительно определить расчетную кратность тока К.З., т. е. отношение тока КЗ в расчетной точке к минимальному току ТТ (Красч.)

5. Определение расчетной кратности (Красч.) для выбора допустимой нагрузки (Zдоп.) на трансформаторы тока по кривым предельных кратностей

Для правильного выбора допустимой нагрузки на ТТ необходимо выбрать соответствующий режим и место короткого замыкания.

Расчетным режимом является КЗ, при котором ток к.з. имеет максимальную для данного ТТ величину Iмакс. в заданном месте КЗ.

Величины Iмакс. Выбираются различно для разных типов защиты зависимости от принципа их работы.

5.1 Токовые защиты с независимой характеристикой

Для максимальной токовой защиты с независимой характеристикой Iмакс = 1,1*Ic.з., поскольку для этих защит точная работа ТТ требуется лишь при токе их срабатывания.

Расчетная кратность определяется в условиях срабатывания защиты:

где:

• 1,1 – коэффициент, учитывающий 10%-ную погрешность ТТ при срабатывании защиты;
• Iс.з. – первичный ток срабатывания защиты;
• I1н – первичный номинальный ток ТТ.

5.2 Токовые отсечки

Для токовой отсечки Iмакс = 1,1*Ic.з., поскольку для этих защит точная работа ТТ требуется лишь при токе их срабатывания.

Расчетная кратность определяется в условиях срабатывания защиты:

где: n=1,2-1,3

5.3 Максимальные токовые защиты с зависимой характеристикой

Для МТЗ с зависимой характеристикой Iмакс должен соответствовать току КЗ, при котором производится согласование по времени защит смежных элементов.

Расчетная кратность:

Iк.з.макс.- максимальный ток короткого замыкания, при котором производится согласование смежных защит;
n=1,2-1,3

5.4 Направленные токовые и дистанционные защиты

Для предотвращения излишних срабатываний, многоступенчатых защит Iмакс определяется при КЗ в конце зоны первой ступени защит или в конце линии.

Расчетная кратность:

n – коэффициент, принимается при минимальном времени действия защиты: менее 0,5 сек равным 1,4-1,5, а при времени больше 0,5 сек равным 1,2-1,3.

5.5 Дифференциальные токовые защиты

Для предотвращения срабатывания защиты от токов небаланса Iмакс определяется при наибольшем токе внешнего КЗ.

Расчетная кратность:

I1расч.- максимальный ток при внешнем коротком замыкании;
n – коэффициент, принимается при выполнении защиты на реле с БНТ равным 1, а при реле без БНТ равным 1,8-2.

5.6 Дифференциально-фазные высокочастотные защиты

Для предотвращения срабатывания защиты от токов небаланса Iмакс определяется при наибольшем токе внешнего КЗ.

Расчетная кратность:

I1расч.- максимальный ток при коротком замыкании в конце защищаемой линии;
n — принимается 1,6-1,8.

5.7 Продольные дифференциальные токовые защиты линий

Для предотвращения срабатывания защиты от токов небаланса Iмакс определяется при наибольшем токе внешнего КЗ.

Расчетная кратность:

I1расч.- максимальный ток при коротком замыкании в конце защищаемой линии;
n – принимается 1,8-2,0.

По расчетной кратности, пользуясь кривыми предельных кратностей (по данным заводов-изготовителей трансформаторов тока) находится допустимое сопротивление Zдоп для трансформаторов тока рассматриваемой защиты.

В тех случаях, когда из-за отсутствия кривых предельных кратностей при проектировании вынужденно используются кривые 10%-ных кратностей, необходимо для учета возможного их завышения по сравнению с действительно допустимыми значениями по кривым предельных кратностей полученное по выражениям (13-19) значение Красч. увеличивать в 1,25 раз.

6.Определение расчетной нагрузки Zн

Расчетная нагрузка для трансформаторов тока релейной защиты определяется по выражениям, приведенным в таблице №1. В расчете принимается Zн=Zдоп.

По значению Zн можно определить сопротивление соединительных проводов (жил кабеля) во вторичных цепях трансформаторов тока.

Таблица 1 – расчетные формулы для определения вторичной нагрузки и сопротивления соединительных проводов трансформаторов тока для релейной защиты

7.Определение сопротивления соединительных проводов

В Таблице №1 приведены расчетные выражения, для определения сопротивления соединительных проводов во вторичных цепях трансформаторов тока в зависимости от их схем соединения и от вида КЗ.

При этом сопротивление релейной аппаратуры, подключенной к трансформаторам тока, может быть найдено по Справочные данные по потреблению релейной аппаратуры или по другим заводским данным.

По найденному значению rпр определяется допустимое сечение соединительных проводов.

Если в результате расчета S окажется менее 2,5 мм2, то оно должно быть принято равным 2,5 мм2 из условия механической прочности проводов в токовых цепях ТТ, после чего определяется фактическое сопротивление проводов по выражению (2).

Если в результате расчета сечение кабеля окажется чрезмерно большое (более 10 мм2), то для его уменьшения можно рекомендовать следующие мероприятия:

1. Применить последовательное соединение двух обмоток трансформаторов тока рассматриваемой защиты. При последовательном соединении одинаковых сердечников трансформаторов тока нагрузка на каждый сердечник ТТ уменьшается в 2 раза. При последовательном соединении разных сердечников трансформаторов тока расчетная нагрузка на ТТ уменьшается, так как она распределяется между обмотками трансформаторов тока пропорционально их ЭДС.

2. Изменить схему соединения трансформаторов тока вместо неполной звезды перейти к полной звезде; вместо схемы на разность токов перейти к схеме неполной звезды и т.п.

3. Применить другой трансформатор тока, допускающий большую вторичную нагрузку.

4. Установить дополнительный комплект трансформаторов тока и перевести на него часть вторичной нагрузки.

8.Справочные данные по потреблению релейной аппаратуры

Реле тока серии РТ-40

Реле тока серии РТ-40/1Д

Реле тока серии РТ 40/Р-1

Зависимость величины полного сопротивления от величины подаваемого тока при питании всех трех обмоток реле

Реле тока серии РТ 40/Р-5

Зависимость величины полного сопротивления от величины подаваемого тока при питании всех трех обмоток реле

Реле тока серии РТ 80

Реле тока серии РТ 90

Фильтр-реле тока обратной последовательности серии РТФ

Реле токовые дифференциальные

Параметры трансформатора тока | Заметки электрика

Доброго времени суток, уважаемые гости и читатели сайта «Заметки электрика».

Сегодня мы рассмотрим основные характеристики и параметры трансформаторов тока. Эти параметры будут необходимы нам для правильного выбора трансформаторов тока.

Итак, поехали.

Основные характеристики и параметры трансформаторов тока

1. Номинальное напряжение трансформатора тока

Первым основным параметром трансформатора тока, конечно же, является его номинальное напряжение. Под номинальным напряжением понимается действующая величина напряжения, при которой может работать ТТ. Это напряжение можно найти в паспорте на конкретный трансформатор тока.

Существует стандартный ряд номинальных значений напряжения у трансформаторов тока:

Ниже смотрите примеры трансформаторов тока с номинальным напряжением 660 (В) и 10 (кВ). Разница на лицо.

2. Номинальный ток первичной цепи трансформатора тока

Номинальный ток первичной цепи, или можно сказать, номинальный первичный ток — это ток, протекающий по первичной обмотке трансформатора тока, при котором предусмотрена его длительная работа. Значение первичного номинального тока также указывается в паспорте на конкретный трансформатор тока.

Обозначается этот параметр индексом — I1н

Существует стандартный ряд номинальных значений первичных токов у выпускаемых трансформаторов тока:

Прошу обратить внимание на то, что ТТ со значением номинального первичного тока 15, 30, 75, 150, 300, 600, 750, 1200, 1500, 3000 и 6000 (А) в обязательном порядке должны выдерживать наибольший рабочий первичный ток, равный соответственно, 16, 32, 80, 160, 320, 630, 800, 1250, 1600, 3200 и 6300 (А). В остальных случаях наибольший первичный ток не должен быть больше номинального значения первичного тока.

Ниже на фото показан трансформатор тока с номинальным первичным током равным 300 (А).

3. Номинальный ток вторичной цепи трансформатора тока

Еще одним параметром трансформатора тока является номинальный ток вторичной цепи, или номинальный вторичный ток — это ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока.

Значение номинального вторичного тока, тоже отображается в паспорте на трансформатор тока и оно всегда равно 1 (А) или 5 (А).

Обозначается этот параметр индексом — I2н

Сам лично ни разу не встречал трансформаторы тока со вторичным током 1 (А). Также по индивидуальному заказу можно заказать ТТ с номинальным вторичным током равным 2 (А) или 2,5 (А).

4. Вторичная нагрузка трансформатора тока

Под вторичной нагрузкой трансформатора тока понимается полное сопротивление его внешней вторичной цепи (амперметры, обмотки счетчиков электрической энергии, токовые реле релейной защиты, различные токовые преобразователи). Это значение измеряется в омах (Ом).

Обозначается индексом — Z2н

Также вторичную нагрузку трансформатора тока можно выразить через полную мощность, измеряемую в вольт-амперах (В*А) при определенном коэффициенте мощности и номинальном вторичном токе.

Если сказать точно по определению, то вторичная нагрузка трансформатора тока — это вторичная нагрузка с коэффициентом мощности (cos=0,8), при которой сохраняется установленный класс точности трансформатора тока или предельная кратность первичного тока относительно его номинального значения.

Вот так сложно написал, но просто вчитайтесь в текст внимательнее и все поймете.

Обозначается индексом — S2н.ном

И здесь тоже существует ряд стандартных значений номинальной вторичной нагрузки трансформаторов тока, выраженных через вольт-амперы при cos=0,8:

Чтобы выразить эти значения в омах, то воспользуйтесь следующей формулой:

К этому вопросу мы еще с Вами вернемся. В следующих статьях я покажу Вам как самостоятельно можно рассчитать вторичную нагрузку трансформатора тока наглядным примером из своего дипломного проекта. Чтобы ничего не пропустить, подписывайтесь на новые статьи с моего сайта. Форму подписки Вы можете найти после статьи, либо в правой колонке сайта.

5. Коэффициент трансформации трансформатора тока

Еще одним из основных параметров трансформатора тока является коэффициент трансформации. Коэффициент трансформации трансформатора тока — это отношение величины первичного тока к величине вторичного тока.

При расчетах коэффициент трансформации разделяют на:

• действительный (N)
• номинальный (Nн)

В принципе их названия говорят сами за себя.

Действительный коэффициент трансформации — это отношение действительного первичного тока к действительному вторичному току. А номинальный коэффициент — это отношение номинального первичного тока к номинальному вторичному току.

Вот примеры коэффициентов трансформации трансформаторов тока:

• 150/5 (N=30)
• 600/5 (N=120)
• 1000/5 (N=200)
• 100/1 (N=100)

6. Электродинамическая стойкость

Здесь сразу нужно внести ясность, что такое ток электродинамической стойкости — это максимальное значение амплитуды тока короткого замыкания за все время его протекания, которую трансформатор тока выдерживает без каких-либо повреждений, препятствующих дальнейшей его исправной работе.

Своими словами, это способность трансформатора тока противостоять механическим и разрушающим воздействиям тока короткого замыкания.

Ток электродинамической стойкости обозначается индексом — Iд.

Есть такое понятие, как кратность электродинамической стойкости. Обозначается индексом Кд и является отношением тока электродинамической стойкости Iд к амплитуде номинального первичного тока I1н.

Требования электродинамической стойкости не распространяются на шинные, встроенные и разъемные трансформаторы тока. Читайте статью про классификацию трансформаторов тока. По другим типам трансформаторов тока данные о токе электродинамической стойкости можно найти все в том же паспорте.

7. Термическая стойкость

Что такое ток термической стойкости?

А это максимальное действующее значение тока короткого замыкания за промежуток времени t, которое трансформатор тока выдерживает без нагрева токоведущих частей до превышающих допустимых температур и без повреждений, препятствующих дальнейшей его исправной работе. Так вот температура токоведущих частей трансформатора тока, выполненных из меди не должна быть больше 250 градусов, из алюминия — 200.

Ток термической стойкости обозначается индексом — ItТ.

Своими словами, это способность трансформатора тока противостоять тепловым воздействиям тока короткого замыкания за определенный промежуток времени.

Существует такое понятие, как кратность тока термической стойкости. Обозначается индексом Кт и является отношением тока термической стойкости ItТ к действующему значению номинального первичного тока I1н.

Все данные о токе термической стойкости Вы можете найти в паспорте на трансформатор тока.

Ниже я представляю Вашему вниманию скан-копию этикетки на трансформатор тока типа ТШП-0,66-5-0,5-300/5 У3, где указаны все его вышеперечисленные основные параметры и характеристики.

P.S. На этом я завершаю свою статью про основные характеристики и параметры трансформаторов тока. В следующих статьях я расскажу Вам про обозначение выводных концов, принцип работы трансформатора тока, режимы работы, класс точности и другие интересные темы.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:

Выбор трансформаторов тока для присоединения расчетных счетчиков

Для правильного выбора трансформаторов тока (ТТ) для расчетных счетчиков, нам нужно правильно выбрать коэффициент трансформации трансформатора тока, исходя из того, что расчетная нагрузка присоединения, будет работать в аварийном режиме.

Коэффициент трансформации считается завышенным, если при 25%-ной нагрузке присоединения в нормальном режиме, ток во вторичной обмотке будет меньше 10% от номинального тока подключенного счетчика – 5 А.

Для того, чтобы присоединенные приборы, работали в требуемом классе точности (напоминаю что для счетчиков коммерческого учета класс точности трансформаторов тока должен быть – 0,2; 0,2S; для технического учета – 0,5; 0,5S), необходимо чтобы, подключаемая вторичная нагрузка Zн не превышала номинальной вторичной нагрузки трансформатора тока, для данного класса точности, при этом должно выполняться условие Zн ≤ Zдоп. Подробно это рассмотрено в статье: «Выбор трансформаторов тока на напряжение 6(10) кВ».

Еще одним условием правильности выбора трансформаторов тока, является проверка трансформаторов тока на токовую ΔI и угловую погрешность δ.

Угловая погрешность учитывается только в показаниях счетчиков и ваттметров, и определяется углом δ между векторами I₁ и I₂.

Токовая погрешность определяется по формуле [Л1, с61]:

где:

• Kном. – коэффициент трансформации;
• I₁ – ток первичной обмотки ТТ;
• I₂ – ток вторичной обмотки ТТ;

Пример выбора трансформатора тока для установки расчетных счетчиков

Нужно выбрать трансформаторы тока для отходящей линии, питающей трансформатор ТМ-2500/6. Расчетный ток в нормальном режиме составляет – 240,8А, в аварийном режиме, когда трансформатор будет перегружен на 1,2, ток составит – 289А.

Выбираем ТТ с коэффициентом трансформации 300/5.

1. Рассчитываем первичный ток при 25%-ной нагрузке:

2. Рассчитываем вторичный ток при 25%-ной нагрузке:

Как видим, трансформаторы тока выбраны правильно, так как выполняется условие:

I₂ > 10%*Iн.счетчика, т. е. 1 > 0,5.

Рекомендую при выборе трансформаторов тока к расчетным счетчикам использовать таблицы II.4 – II.5.

Таблица II.5 Технические данные трансформаторов тока

Таблица II.4 Выбор трансформаторов тока

Примечание.

Учитывая необходимость подключения трансформаторов тока для питания измерительных приборов и реле, для которых нужны различные классы точности, высоковольтные трансформаторы тока выполняются с двумя вторичными обмотками.

Литература:

1. Справочник по расчету электрических сетей. И.Ф. Шаповалов. 1974г.

Поделиться в социальных сетях

Блог » Выбор измерительных трансформаторов тока — основные характеристики

В статье описаны основные параметры трансформаторов тока.

Коэффициент трансформации

Расчетный коэффициент трансформации – это отношение первичного расчетного тока к вторичному расчетному току, он указан на табличке с паспортными данными в виде неправильной дроби.

Чаще всего используются измерительные трансформаторы x / 5 A, большинство измерительных приборов имеют при 5 A больший класс точности. По техническим и, прежде всего, по экономическим соображениям при большой длине измерительной линии рекомендуется использовать трансформаторы x / 1 A. Потери в линии в 1-A-трансформаторах составляют всего 4 % от потерь 5-A-трансформаторов. Но в этом случае измерительные приборы имеют обычно меньший класс точности.

Номинальный ток

Расчетный или номинальный ток (использовавшееся прежде название) – это указанное на табличке с паспортными данными значение первичного и вторичного тока (первичный расчетный ток, вторичный расчетный ток), на которое рассчитан трансформатор. Нормированные расчетные токи (кроме классов 0,2 S и 0,5 S) равны 10 – 12,5 – 15 – 20 – 25 – 30 – 40 – 50 – 60 – 75 A, а также числам, полученным из этих значений умножением на число, кратное десяти.

Нормированные вторичные токи равны 1 и 5 A, предпочтительно 5 A.

Нормированные расчетные токи для классов 0,2 S и 0,5 S равны 25 – 50 – 100 A, а также числам, полученным из этих значений умножением на число, кратное десяти, вторичный ток (только) 5 A.

Правильный выбор номинального тока первичной обмотки очень важен для точности измерения. Рекомендуется максимально близкое сверху к измеренному / определенному току (In) отношение.

Пример: In = 1 154 A; выбранное отношение = 1 250/5.

Номинальный ток можно определить на основании следующих предпосылок:

• Номинальный ток измерительного трансформатора, умноженный на 1,1 (трансформатор с ближайшими характеристиками)





• Предохранитель (номинальный ток предохранителя = номинальный ток трансформатора) измеряемой части установки (низковольтные главные распределительные щиты, распределительные шкафы)





• Фактический номинальный ток, умноженный на 1,2 (этот метод нужно использовать, если фактический ток значительно ниже номинального тока трансформатора или предохранителя)

Нежелательно использовать трансформаторы с избыточными расчетными величинами,
т.к. в этом случае может сильно снизиться точность измерения при относительно низких токах
(относительно первичного расчетного тока).

Расчетная мощность трансформаторов тока

Расчетная мощность трансформатора тока – это результат нагрузки со стороны измерительного прибора и квадранта вторичного расчетного тока, она измеряется в ВA. Нормированные значения равны 2,5 – 5 – 10 – 15 – 30 ВА. Можно также выбирать значения, превышающие 30 ВА в соответствии со случаем применения. Расчетная мощность описывает способность трансформатора пропускать вторичный ток в пределах допускаемой погрешности через нагрузку.

При выборе подходящей мощности необходимо учесть следующие параметры: Потребление мощности измерительными приборами (при последовательном подключении …), длина кабеля, поперечное сечение кабеля. Чем больше длина кабеля и меньше его поперечное сечение, тем больше потери в питающей линии, т.е. номинальная мощность трансформатора должна иметь соответствующую величину.

Мощность потребителей должна быть близка к расчетной мощности трансформатора. Очень низкая мощность потребителей (низкая нагрузка) повышает кратность тока нагрузки, поэтому измерительные приборы могут быть недостаточно защищены от короткого замыкания. Слишком большая мощность потребителей (высока нагрузка) отрицательно сказывается на точности.

Часто в системе уже имеются трансформаторы тока, которые можно использовать при установке нового измерительного прибора. При этом нужно обратить внимание на номинальную мощность трансформатора: Достаточна ли она для дополнительных измерительных приборов?

Классы точности

В зависимости от точности трансформаторы тока делятся на классы. Стандартные классы точности: 0,1; 0,2; 0,5; 1; 3; 5; 0,1 S; 0,2 S; 0,5 S. Коду класса соответствует кривая погрешностей тока и угловая погрешность.

Классы точности трансформаторов тока зависят от значения измерения. Если трансформаторы тока работают с малым по отношению к номинальному току током, точность измерения существенно снижается. В приведенной ниже таблице указаны предельные значения погрешности с учетом значений номинального тока:

Для комбинированных измерительных устройств рекомендуется использовать трансформаторы тока того же класса точности. Трансформаторы тока с более низким классом точности приводят к снижению точности измерения всей системы – преобразователь тока + измерительное устройство, которая в этом случае определяется классом точности трансформатора тока. Тем не менее, использование трансформаторов тока с меньшей точностью измерения, чем в измерительном устройстве, возможно с технической точки зрения.

Кривая погрешностей трансформатора тока

Измерительные трансформаторы и защитные трансформаторы

В то время, как измерительные трансформаторы должны максимально быстро насыщаться после выхода за диапазон потребляемого тока (выражается кратностью тока нагрузки FS), чтобы предотвратить рост вторичного тока в случае сбоя (например, короткого замыкания) и защитить таким образом подключенные устройства, защитные трансформаторы должны максимально долго не насыщаться.

Защитные трансформаторы используются для защиты установки в сочетании с соответствующими коммутирующими устройствами. Стандартные классы точности для защитных трансформаторов – 5P и 10P. «P» означает «protection» – ″защита″. Номинальная кратность тока нагрузки указывается (в %) после обозначения класса защиты. Например, 10P5 означает, что при пятикратном номинальном токе негативное отклонение со стороны вторичного тока от значения, ожидаемого в соответствии с коэффициентом трансформации (линейно),
составляет не более 10 % от ожидаемого значения.

Для комбинированных измерительных приборов настоятельно рекомендуется использовать измерительные трансформаторы.

Стандартные размеры шин для трансформаторов

Разъемные трансформаторы тока представлены в общем каталоге.

пусковой и номинальный ток, пример на 10 кВ

Содержание статьи:

Суммарный нагрузочный ток на линию жилого, коммерческого объекта или предприятия в некоторых случаях может превышать ее фактические возможности. Правильный расчет трансформатора тока поможет обеспечить качество линейного преобразования, контроль и защиту электросети.

Причины для установки токовых трансформаторов

Трансформатор тока РТП-58

Устройство предназначено для трансформации первичного значения тока до безопасного для сети. Трансформаторы также эксплуатируются с целью:

• разграничения низковольтной учетной аппаратуры и реле, подкинутых на вторичную обмотку, если в сети первичное высокое напряжение;
• повышения или понижения показателей напряжения;
• замера состояния электросети и параметров переменного тока;
• обеспечения безопасности ремонтных и диагностических работ;
• быстрой активации релейной защиты при коротких замыканиях;
• учета энергозатрат – с ними обычно совмещен электросчетчик.

Для измерения понадобится подключить ТТ в разрыв провода, а на вторичную отметку подсоединить вольтметр или амперметр, совмещенный с резистором.

Разновидности трансформаторов тока

Выбирать прибор, подходящий под напряжение сети или конкретные работы, необходимо на основании классификации по разным признакам.

Назначение

Существуют такие трансформаторы:

• измерительные – замеряют параметры цепи;
• защитные – предотвращают перегрузки, выход оборудования из строя;
• промежуточные – подключаются в цепь с релейной защитой, выравнивают токи в схемах дифзащиты;
• лабораторные – отличаются высокой точностью.

У лабораторных моделей больше коэффициентов преобразования.

Тип монтажа

Для частного дома и квартиры можно подобрать аппарат, монтируемый внутри или снаружи помещения. Некоторые модификации встраиваются в оборудование, а также надеваются на проходную изоляцию. Для измерения и лабораторных тестов используются переносные модели.

Конструкция первичной обмотки

Существуют шинные, одновитковые (со стержнем) и многовитковые (с катушкой, обмоткой петлевого типа и «восьмеркой») устройства.

Тип изоляции

Бывают следующие преобразователи:

• сухая изоляция – на основе литой эпоксидки, фарфора или бакелита;
• бумажно-масляная – стандартная или конденсаторная;
• газонаполненные – внутри находится неорганический элегаз с высоким пробивным напряжением;
• компаундные – внутри находится заливка из термоактивной и термопластичной смолой.

Компаунд имеет самые высокие показатели влагостойкости.

В зависимости от количества ступеней трансформации можно подобрать одноступенчатые и каскадные модели. Вся линейка имеет рабочее напряжение более 1000 В.

Класс точности

Класс точности токового трансформатора прописан в ГОСТ 7746-2001 и зависит от его назначения, а также параметров первичного тока и вторичной нагрузки:

• В условиях малого сопротивления происходит почти полное шунтирование намагниченной ветви. Прибор работает с большой погрешностью.
• При повышении сопротивления также увеличивается погрешность. Причина – функционирование устройства на участке насыщения.
• При минимальном номинале первичного тока трансформатор работает в нижней части намагниченной кривой, при максимальном – на участке насыщения.

Точный подбор трансформатора по классу точности можно произвести на основе таблицы.

Для устройств защиты класс точности также определяется по таблице.

Для энергоучета применяются модели с классом точности 0,2S – 0,5, для амперметров с минимальной чувствительностью – с 1-м или 3-м, для релейной защиты – 5P и 10Р.

Особенности выбора

В процессе выбора трансформатора тока необходимо руководствоваться базовыми параметрами:

• Номинал сетевого напряжения. Номинальный показатель должен превышать или быть равным рабочему напряжению.
• Ток первичной и вторичной обмотки. Первый показатель зависит от коэффициента трансформации, второй – зависит от того, какой счетчик.
• Коэффициент преобразования. Подбирается по нагрузке в аварийных случаях, но ПУЭ устанавливают необходимость монтажа устройств с коэффициентом, большим, чем номинальный.
• Класс точности. Зависит от целевого использования счетчика. На коммерческом предприятии оправданы приборы 0,5S, в частном доме – 1S.

Конструктивное исполнение определяется типом счетчика. Для моделей до 18 кВ подойдет однофазный или трехфазный аппарат. Если значение больше 18 кВ, используется трансформатор на одну фазу.

Подбор токового трансформатора для организации релейной защиты

Релейный токовый трансформатор отличается классом точности 10Р и 5Р. В ПУЭ установлено, что его погрешность не должна быть более 10 % по току и 7 градусов по углу. При превышении погрешности устанавливается дополнительное оборудование.

В нормальных условиях трансформаторное реле определяет тип поломки (низкое напряжение, повышенный/пониженный ток или частота). После измерения параметров и обнаружения отклонений активируется защита – сеть обесточивается.

Нюансы выбора устройств для цепи учета

К цепи учета для корректности замеров можно подключать приборы с классом точности не более 0,5(S). При наличии колебаний и аварий графики протекания тока и напряжения бывают некорректными. Несоблюдение класса точности может привести к завышению показателей счетчика.

В п. 1.5.17 ПУЭ установлено, что при завышенном коэффициенте трансформатор для цепи учета должен иметь вторичный ток:

• при максимальной нагрузке – не более 40 %;
• при минимальной нагрузке – не более 5 %;
• класс точности – от 25 до 100 % от номинала.

Коэффициент ТТ по мощности бывает от 1 до 5 % первички.

Таблица предварительного выбора трансформатора тока по мощности и току

Табличный подбор оборудования целесообразно производить после уточнения технических параметров аппарата. Если они известны, стоит выбрать ТТ по таблице, где указана мощность, нагрузка и трансформационный коэффициент.

Для сети с напряжением 1,5 кВ применяется аналогичная таблица.

При табличном способе нужно учитывать, что вторичный ток прибора не должен быть больше 110 % от номинала.

Надежность измерительных трансформаторов напряжения в сети с изолированной нейтралью

Простой измерительный аппарат предназначен для понижения номиналов напряжения, которое подается на измерители и защитные реле, подключенные к сети 6-10 кВ. Трансформатор исправно работает только в условиях заземления нейтрали.

При феррорезонансных реакциях (обрыв фазы ЛЭП, прикосновение ветвями, стекание капель росы по проводам, некорректная коммутация) существуют риски поломок трансформаторов напряжения.  Частота сбоев составляет 17 и 25 Гц. В этих условиях через первичную обмотку протекает сверхток и она перегорает.

Если используется схема «Звезда-Звезда», в условиях повышения напряжения повышается индукция магнитопровода. Прибор перегорает. Предотвратить этот процесс можно при помощи:

• уменьшения показателей рабочей индукции;
• подключения в сети устройств, демпфирующих сопротивление;
• создания трехфазного устройства с общей магнитной пятистержневой системой;
• эксплуатации аппаратов, подключенный в сеть при размыкании треугольника;
• заземления нейтрали посредством реактора-токоограничителя.

Простейший вариант – использовать специальные обмотки или релейные схемы.

Расчет трансформатора тока по мощности

Токовый трансформатор ставится на 3 жилы провода, но модели с классом точности 0,5S, где одно кольцо идет на одну фазу, можно подключать к одножильному кабелю. Перед установкой прибора производится его расчет.

Пример расчета на 10 кВ

Модели на 10 кВ подходят для коммерческого учета энергии. Для вычислений можно использовать онлайн-программу – калькулятор. После ввода данных в поля и нажатия кнопки расчета появится нужная информация.

Если программы нет, рассчитать параметры устройства можно самостоятельно. Понадобится перевести трехсекундный ток термической стойкости в односекундный. Для этого используется формула I3с=I1с/1,732.

Сложность применения данного аппарата – минимальный, около 10 А, силовой ток цепи.

Трансформаторы тока, устанавливаемые на производстве или в жилом многоквартирном доме, самостоятельно не рассчитываются. Понадобится обратиться в компанию энергоснабжения для получения ТУ с моделью узла учета и типом устройства, номиналом автоматов. Это исключает сложности самостоятельных вычислений.

https://

что это, расчет, кривые, формулы

Выбор трансформатора на любой тип производства начинается с формирования выводов о требуемых показателях напряжения, мощности, а также номинального коэффициента безопасности и предельной кратности трансформатора тока. В самом общем понимании слова последний показатель представляет собой наибольшее значение характеристики первичного потока, поданного на источники устройства. Погрешность на вторичной нагрузке при этих характеристиках первички не должна превышать 5 или 10 процентов (зависит от класса и требований конкретных устройств).

Определение

Определение технической характеристики для трансформатора прописаны в ГОСТе 7746 2001 под названием «Трансформаторы тока. Общие технические условия». Этот документ относится к классу межгосударственных, то есть он распространяется для всех устройств, изготовленных в любой точке по территории страны.

Для того, чтоб понять определение, нужно познакомится с тем, что значит усредненный коэффициент безопасности. Этот показатель в свою очередь является соотношением номинального тока безопасности и первичного (также номинальное общее значение). Коэффициент безопасности по своей сути является основным параметром, который определяет искомую кратность повышения импульса.

Последняя характеристика важна, так как в условиях производства часто наблюдаются ситуации, когда он повышается из номинального показателя. Это возникает при коротком замыкании в цепи в большей части случаев.

Ситуация определяется тем, что сердечник ТС уходит в насыщение, при этом рост во вторичке не наблюдается, что в свою очередь обеспечивает защиту всех подключенных нагрузок к оборудованию.

Понятие номинальной предельной кратности

Параметр характеризуется как наибольшее значении кратности первичного в определенных условиях. Полная погрешность на вторичной нагрузке не должна превышать 10 процентов. Показатель нормируется, должны учитываться условия работы по защите трансформатора.

Если силовой трансформатор используется для питания различных электроизмерительных приборов, то к нему не предъявляются требования. Дело в том, что насыщение магнитного провода в оборудовании может быть даже положительным моментом, обеспечивающим улучшение электродинамических и термических свойств оборудования. Если же трансформаторы применяются для токовых цепей релейной защиты, то к требованиям устанавливают условия. Первичный поток увеличиваясь более получаемой погрешности, установленной для тс, влияет на сердечник, что приводит к увеличению насыщения.

Если функционирование силового оборудования ведется при характеристиках подачи тока, которые выше на 10% чем номинальные (что и называется — к10), то прибор перестает работать в стабильной области, переходит в фазу насыщения.

Измерение и расчет предельной кратности

При превышении предельного нормированного показателя прибор переходит из стабильной области работы в фазу насыщения. Точность функционала оценивается по математическим кривым, условия которых приведены в таблицах. Коэффициент устанавливается не опытным путем, а по специальным табличным данным. Кривые состоят из информации о наибольшем отношении тока вторички к среднему номинальному назначению, которое подается на первичку.

Расчет производится таким образом, чтоб полная ошибка при вычисляемых данных (то есть при включении заданной информации о вторичной нагрузке) не было больше десяти процентов. Математические кривые позволяют вычислить характеристики проводов, приборов, реле, схемы подсоединения и составить схему таким образом, чтоб не происходило пересыщение и приборы работали в оптимальном режиме.

Оборудование, дополненное дифференциальной защитой, при сквозном токе короткого замыкания должно иметь идентичную предельную кратность.

Расчетные кривые приводятся для вычислений работы по установленному режиму. Если апериодическая стремится к max, то есть режим переходный, то параметр достигает и 70-75%.

Класс точности выбирают в зависимости от назначения. Такие же требования применяются и к устройствам с неидентичными типами нагрузок.

Пределы погрешностей ТТ для классов Р

Все характеристики указаны в документации к конкретным видам приборов. Также информация прописывается отдельно к каждому устройству. Конкретно для классов точности Р установлены пределы допустимых погрешностей токовое и угловые.

5P

Для трансформаторов с классом мощности 5Р при токе нормальной с предельной полной кратности в 5 процентов значения пределов допустимой погрешности следующие:

• токовые – + или — 1 %;
• угловые + или — 60 процентов, что идентично 1,9.

Пределы, указанные в таблицах, выполняются, так как это первое из требований безопасности.

10P

Для прибора класса точности 10Р искомая предельная кратность составляет 10% соответственно. Предел погрешности, max возможной при работе, составляет 3 процента. В тоже время данных об угловых погрешностей не представлено, так как их не нормируют.

Примеры кривых

Заводские кривые определяют показатели вторичной нагрузки при расчетных коэффициентах безопасности.  Если последняя не дотягивает до требуемых по условиям характеристик, то изменяют сердечник и длины проводов. В крайнем случае допускают резисторы. Но даже эти ситуации не выгодны с экономической точки зрения. Поэтому тщательно измеряют при помощи кривых, чтоб выбрать такой коэффициент безопасности, чтоб происходила усиленная защита.

Варианты, которые используются на производственных площадках, — это 5Р и 10Р. Но распространены варианты с числовыми маркировками 20, 30 и больше. Для таких трансформаторов нельзя обойтись построением кривых — вычисляют математическим путем значения импульса вторички при коротком замыкании в первичке. Дальше эти данные сопоставляются с характеристиками импульса, а также совокупности всех токов приборов, которые будет подключаться в обмотке оборудования.

Нижняя граница вторичной нагрузки измерительных трансформаторов тока

Всем добрый день! Хочу поделиться своим опытом. Это моя первая статья в жизни, поэтому не судите строго:) Совсем недавно по одному из моих объектов, было получено замечание от АО «ОЭК» Энергоучета по измерительным трансформаторам тока.

А замечание следующее:

При указанных параметрах вторичных цепей применяемые трансформатора тока не обеспечивают заданный класс точности.

Возможно, более опытные проектировщики поймут сразу, о чем пойдет речь. И я хотел бы, чтобы вы, пожалуйста, уделили время и поделились своим мнением на этот счет.

Поговорив с исполнителем данного замечания, я понял, что он имеет ввиду.

Про ТТ Игорь, уже писал, называется – «Выбор ТТ для электросчетчика 0,4 кВ.» В нем под третьим пунктом указана одна из важнейших, как я понял потом, параметров ТТ. Называется она – Номинальная вторичная нагрузка. Для различных ТТ она разная. Ниже я приведу вырезку с ГОСТ 7746—2001 Трансформаторы тока.

Вырезка из ГОСТ 7746—2001

Для выбранного мной трансформаторов тока ТТИ-А 250/5А, кл.т. 0,5, номинальная вторичная нагрузка 5 В*А. Вся вторичная цепь состоит из последовательно соединенных проводников и электросчетчика. Зная длину проводника от вторичных выводов ТТ, можем найти мощность которая будет тратиться на них в виде нагрева. Зная полную мощность потребляемую цепью тока электросчетчика, можем также найти нагрузку, которая будет приложена ко вторичной цепи ТТ. (Она указана в паспорте электросчетчика). В моем случае это был счетчик Меркурий 230 ART-03 PQRSIDN 5 (7,5)А; 3×230/400В; кл.т. 0,5S/1.0. Sном=0.1 В*А.

Формула для нахождения нагрузки:

Q=I²*Z,

где Z – полное сопротивление, [Ом]; I – ток, [А].

Мы знаем номинальный ток во вторичной обмотке, он равен 5А, знаем номинальную вторичную нагрузку ТТ, он равен 5 В*А. Из вышеуказанной формулы, мы находим Zном = 0,2 Ом. Соответственно, наша нагрузка должна быть не более 0,2 Ом. Найдя значения сопротивления остальных участков цепи, у меня получилось 0,01 Ом примерно, суть не в точности, а в том, что у меня получилось значение в разы меньшее от номинального.

А теперь самый интересный момент, если дальше читать данный ГОСТ  о трансформаторах тока, то там есть один пункт, который относится, к требованиям метрологических характеристик. Я приведу его ниже:

ГОСТ 7746—2001 — метрологические характеристики

Найдем последнее предложение, оказывается имеется еще нижний предел вторичных нагрузок, для 5 В*А он равен 3,75 В*А, или 0,15 Ом. И все, дальнейшие упоминания про данный предел нигде в ГОСТ не встречается. Вывод из этого пункта приводит, что наша нагрузка, должна укладываться в данном диапазоне (0,15 Ом < Zнагр <0,2 Ом). У меня, естественно, так не вышло. Я начал разбираться, а что в этом такого. Много мнений на этот счет имеются у разных людей, но более всего обоснованным и правильным пришлось по мне, статья из журнала – Электро. (Ссылка: elektro-journal.ru). Данная статья находится в 2006 году, под названием – «К ВОПРОСУ О НИЖНЕЙ ГРАНИЦЕ ВТОРИЧНОЙ НАГРУЗКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА». Написал эту статью Гуртовцев А.Л., кандидат технических наук, РУП «БэлТЭИ», Республика Беларусь. В нем он приводит свою мысль, обосновываясь на практических работах других людей. Если коротко сказать, я понял, что ничего страшного нет, если вторичная нагрузка меньше 0,15 Ом, в таком случае не происходит дополнительного увеличения погрешностей, они остаются в допустимых пределах класса точности. А вот с увеличением нагрузки во вторичной обмотке, происходит значительное увеличение погрешности.

В заключении приведу его выводы:

1. Замена индукционных счетчиков электронными  снижает мощность  и  импеданс  реальной вторичной нагрузки установленных измерительных трансформаторов тока и улучшает их режим функционирования,  способствуя  повышению точности учета.
2. Снижение  мощности,  потребляемой  токовыми  цепями  электронных  счетчиков  по сравнению с индукционными счетчиками, позволяет  применять  измерительные  трансформаторы  тока  с  меньшими  номинальными  вторичными  нагрузками  и  экономить  тем  самым суммарный расход электроэнергии на учет.
3. ГОСТы  на  измерительные  трансформаторы  тока,  равно  как  и  другие  источники,  не выдвигают  требований  по  лимитированию нижней границы реальной вторичной нагрузки измерительных  ТТ  в  процессе  их  эксплуатации.
4. Для повышения точности учета необходимо  ограничить  максимальную  реальную  вторичную  нагрузку  измерительных  ТТ  на  уровне не выше 100 % от номинальной, включая активную  мощность,  теряемую  в  соединительных проводах.

С данной статьей, я конечно же съездил в ОЭК, попытался поспорить с инспектором, как я понял, он в принципе-то не против, но, нет ни одного нормативного документа, на которое можно было бы опереться. Статья остается статьей, мыслями человека. Так что, мне пришлось исправить замечание, тут есть два решения, либо удлинить провод, таким образом, увеличим сопротивление, либо установить догрузочные резисторы. Я выбрал второе, а то заказчик не так понял бы, если бы у него висел провод, длиной свыше 20 метров.

Данной статьей я лишь хочу еще раз обратить на эту проблему внимание, ведь в результате данного, хорошо не прописанного требования, людям приходится принимать такие меры, которые, в общем-то, и не нужны.

Спасибо за внимание!

Автор: Андрей Рогожин.

Статья участвует в конкурсе.

Советую почитать:

Трансформатор в состоянии нагрузки — фазовая диаграмма при различной нагрузке

Когда трансформатор находится в нагруженном состоянии, вторичная обмотка трансформатора подключена к нагрузке. Нагрузка может быть резистивной, индуктивной или емкостной. Ток I ₂ протекает через вторичную обмотку трансформатора. Величина вторичного тока зависит от напряжения на клеммах V ₂ и полного сопротивления нагрузки. Фазовый угол между вторичным током и напряжением зависит от характера нагрузки.

Состав:

Работа трансформатора под нагрузкой

Работа трансформатора под нагрузкой объясняется ниже:

• Когда вторичная обмотка трансформатора остается открытой, она потребляет ток холостого хода из основного источника питания. Ток холостого хода индуцирует магнитодвижущую силу N ₀ I ₀ , и эта сила устанавливает магнитный поток Φ в сердечнике трансформатора. Схема трансформатора в режиме холостого хода показана на рисунке ниже:

• Разность фаз между V ₁ и I ₁ дает угол коэффициента мощности ϕ ₁ первичной обмотки трансформатора.
• Коэффициент мощности вторичной обмотки зависит от типа нагрузки, подключенной к трансформатору.
• Если нагрузка является индуктивной, как показано на приведенной выше векторной диаграмме, коэффициент мощности будет отстающим, а если нагрузка емкостная, коэффициент мощности будет опережающим. Полный первичный ток I ₁ представляет собой векторную сумму токов I ₀ и I ₁ ’. т.е.

Фазорная диаграмма трансформатора на индуктивной нагрузке

Векторная диаграмма реального трансформатора при индуктивной нагрузке показана ниже:

Фазорная схема трансформатора на индуктивной нагрузке

Этапы построения векторной диаграммы

• Взять флюс ϕ, эталон
• Индуцирует ЭДС E ₁ и E ₂ отстает от потока на 90 градусов.
• Составляющая приложенного напряжения к первичной обмотке, равная и противоположная наведенной ЭДС в первичной обмотке. E ₁ представлен как V ₁ ’.
• Ток I ₀ отстает от напряжения V ₁ ’на 90 градусов.
• Отстает коэффициент мощности нагрузки. Следовательно, ток I ₂ протягивается с отставанием от E ₂ на угол ϕ ₂ .
• Сопротивление и реактивное сопротивление утечки обмоток приводят к падению напряжения, и, следовательно, напряжение на вторичных клеммах V ₂ является разностью фаз E ₂ и падением напряжения.

В ₂ = E ₂ — падение напряжения
I ₂ R ₂ находится в фазе с I ₂ и I ₂ X ₂ находится в квадратуре с I ₂ .

• Полный ток, протекающий в первичной обмотке, равен векторной сумме I ₁ ’и I ₀ .
• Приложенное первичное напряжение V ₁ представляет собой векторную сумму V ₁ ’и падения напряжения в первичной обмотке.
• Ток I ₁ ’отображается равным и противоположным току I ₂

В ₁ = В ₁ ’+ падение напряжения
I ₁ R ₁ находится в фазе с I ₁ и I ₁ X _I находится в квадратуре с I ₁ .

• Разность векторов между V ₁ и I ₁ дает угол коэффициента мощности ϕ ₁ первичной обмотки трансформатора.
• Коэффициент мощности вторичной обмотки зависит от типа нагрузки, подключенной к трансформатору.
• Если нагрузка является индуктивной, как показано на приведенной выше векторной диаграмме, коэффициент мощности будет отстающим, а если нагрузка емкостная, коэффициент мощности будет опережающим. Где I ₁ R ₁ — падение сопротивления в первичной обмотке
  I ₂ X ₂ — падение сопротивления во вторичной обмотке

Аналогично

Векторная диаграмма трансформатора на емкостной нагрузке

Трансформатор на емкостной нагрузке (нагрузка с опережающим коэффициентом мощности) показан ниже на векторной диаграмме.

Фазорная схема трансформатора на емкостной нагрузке

Этапы построения векторной диаграммы при емкостной нагрузке

• Возьмем флюс ϕ эталон
• Индуцирует ЭДС E ₁ и E ₂ отстает от потока на 90 градусов.
• Составляющая приложенного напряжения к первичной обмотке, равная и противоположная наведенной ЭДС в первичной обмотке. E ₁ представлен как V ₁ ’.
• Ток I ₀ отстает от напряжения V ₁ ’на 90 градусов.
• Коэффициент мощности нагрузки опережающий. Поэтому ток I ₂ идет впереди E ₂
• Сопротивление и реактивное сопротивление утечки обмоток приводят к падению напряжения, и, следовательно, напряжение вторичной обмотки V ₂ является разностью векторов E ₂ и падением напряжения.

В ₂ = E ₂ — падение напряжения
I ₂ R ₂ находится в фазе с I ₂ и I ₂ X ₂ находится в квадратуре с I ₂ .

• Ток I ₁ ’отображается равным и противоположным току I ₂
• Полный ток I ₁ , протекающий в первичной обмотке, равен векторной сумме I ₁ ’и I ₀ .
• Приложенное первичное напряжение V ₁ представляет собой векторную сумму V ₁ ’и падения напряжения в первичной обмотке.

В ₁ = В ₁ ’+ падение напряжения
I ₁ R ₁ находится в фазе с I ₁ и I ₁ X _I находится в квадратуре с I ₁ .

• Разность векторов между V ₁ и I ₁ дает угол коэффициента мощности ϕ ₁ первичной обмотки трансформатора.
• Коэффициент мощности вторичной обмотки зависит от типа нагрузки, подключенной к трансформатору.

Это все о векторной диаграмме при различных нагрузках.

.

Как рассчитать / найти номинал трансформатора в кВА

Рассчитать и найти рейтинг однофазных и трехфазных трансформаторов в кВА

Мы знаем, что трансформатор всегда рассчитывается в кВА. Ниже приведены две простые формулы для определения номинала однофазного и трехфазного трансформаторов .

Найдите номинал однофазного трансформатора

Рейтинг однофазного трансформатора:

P = V x I.

Номинал однофазного трансформатора в кВА

кВА = (V x I) / 1000

Рейтинг трехфазного трансформатора

Рейтинг трехфазного трансформатора:

P = √3.V x I

Рейтинг трехфазного трансформатора в кВА

кВА = (√3. V x I) / 1000

Но подождите, здесь возникает вопрос… Посмотрите на общие паспортные данные трансформатора на 100 кВА.

Вы что-то заметили ???? В любом случае, мне все равно, каков ваш ответ;), но позвольте мне попытаться объяснить.

Вот рейтинг трансформатора — 100 кВА .

Но первичное или высокое напряжение (ВН) составляет 11000 В = 11 кВ.

И первичный ток на стороне высокого напряжения равен 5.25 ампер.

Также вторичное напряжение или низкое напряжение (НН) составляет 415 Вольт

И вторичный ток (ток на стороне низкого напряжения) составляет 139,1 Ампера.

Проще говоря,

Мощность трансформатора в кВА = 100 кВА

Первичное напряжение = 11000 = 11 кВ

Первичный ток = 5,25 А

Вторичное напряжение = 415 В

Вторичный ток = 139,1 Ампера.

Теперь рассчитайте номинальные параметры трансформатора согласно

P = V x I (первичное напряжение x первичный ток)

P = 11000V x 5.25 A = 57 750 ВА = 57,75 кВА

Или P = V x I (вторичное напряжение x вторичный ток)

P = 415 В x 139,1 A = 57 726 ВА = 57,72 кВА

Еще раз мы заметили, что номинал трансформатора (на паспортной табличке) составляет 100 кВА , но согласно расчету… это около 57 кВА …

Разница происходит из-за незнания того, что мы использовали однофазную формулу вместо трехфазной.

Теперь попробуйте по этой формуле

P = √3 x V x I

P = √3 Vx I (первичное напряжение x первичный ток)

P = √3 x 11000V x 5.25 A = 1,732 x 11000 В x 5,25 A = 100 025 ВА = 100 кВА

Или P = √3 x V x I (вторичные напряжения x вторичный ток)

P = √3 x 415 В x 139,1 A = 1,732 x 415 В x 139,1 A = 99,985 ВА = 99,98 кВА

Рассмотрим в следующем (следующем) примере.

Напряжение (между фазами) = 208 В .

Ток (линейный ток) = 139 A

Текущие характеристики трехфазного трансформатора

P = √3 x V x I

P = √3 x 208 x 139A = 1.732 x 208 x 139

P = 50077 VA = 50kVA

Примечание: этот пост был сделан по просьбе поклонника нашей страницы Анила Виджая.

.

Что такое КПД трансформатора? — Максимальное условие эффективности

КПД трансформатора определяется как отношение полезной выходной мощности к входной мощности. Входная и выходная мощность измеряются одним и тем же блоком. Его единица измерения — ватты (Вт) или кВт. КПД трансформатора обозначается Ƞ .

Где,

• В ₂ — Напряжение вторичной обмотки
• I ₂ — Вторичный ток полной нагрузки
• Cosϕ ₂ — коэффициент мощности нагрузки
• P _i — Потери в стали = потери на гистерезис + потери на вихревые токи
• P _c — Потери в меди при полной нагрузке = I ₂ ² R _es

Рассмотрим, x — это часть полной нагрузки.КПД трансформатора относительно x выражается как

Потери в меди меняются в зависимости от доли нагрузки.

Условие максимального КПД трансформатора

КПД трансформатора вместе с нагрузкой и коэффициентом мощности выражается следующим соотношением:

Значение напряжения на зажимах V ₂ примерно постоянное. Таким образом, для данного коэффициента мощности КПД трансформатора зависит от тока нагрузки I ₂ .В уравнении (1) числитель постоянен, и КПД трансформатора будет максимальным, если знаменатель по переменной I ₂ приравнять к нулю.

т.е. потери меди = потери в железе

Таким образом, трансформатор даст максимальный КПД, когда потери в меди равны потерям в стали.

Из уравнения (2) значение выходного тока I ₂ , при котором КПД трансформатора будет максимальным, определяется как

Если x — доля полной нагрузки, кВА, при которой КПД трансформатора максимален, то

Потери в меди = x ² P _c (где P _c — потери в меди при полной нагрузке)

Потери в железе = P _i

Для максимальной эффективности

x ² P _c = P _i
Следовательно,

Таким образом, выходная мощность в кВА, соответствующая максимальной эффективности

Подставляя значение x из приведенного выше уравнения (3) в уравнение (4), мы получим,

Приведенное выше уравнение (5) является условием максимального КПД трансформатора.

.

Что такое процентное дифференциальное реле? Определение, рабочие, рабочие характеристики и типы

Определение: Процентное дифференциальное реле определяется как реле, которое работает на разности фаз двух или более одинаковых электрических величин. Это усовершенствованная форма реле дифференциальной защиты. Единственная разница между ними — сдерживающая катушка. Процентное дифференциальное реле состоит из ограничительной катушки для преодоления проблем, возникающих из-за различий в соотношении токов при высоком значении внешнего тока короткого замыкания.

Система процентного дифференциала состоит из ограничительной катушки, подключенной к управляющему проводу, как показано на рисунке ниже, и через нее протекает ток, наведенный в обоих трансформаторах тока. Катушка управления находится между средней точкой удерживающей катушки.

Ограничивающая катушка контролирует чувствительную характеристику реле. Это ограничивает нежелательное отключение трансформатора из-за тока дисбаланса. Сдерживающая катушка также ограничивает гармоники в пусковом токе.

Работа реле процентного дифференциала

Крутящий момент из-за ограничительной катушки предотвращает замыкание цепи отключения, в то время как крутящий момент из-за рабочей катушки стремится замкнуть контакты цепи отключения. В нормальных рабочих условиях и в условиях нагрузки крутящий момент, развиваемый удерживающей катушкой, превышает крутящий момент рабочей катушки. Таким образом реле остается в нерабочем состоянии.

Когда происходит внутренняя неисправность, рабочий крутящий момент превышает ограничивающий момент, тогда контакты цепи отключения замыкаются, чтобы размыкать автоматический выключатель.Ограничивающий момент можно регулировать, изменяя количество оборотов ограничительной катушки.

Дифференциальный ток, необходимый для использования этого реле, является переменной величиной из-за действия ограничительной катушки. Дифференциальный ток в рабочей катушке пропорционален (I ₁ -I ₂ ), а ограничивающая катушка пропорциональна (I ₁ -I ₂ ) / 2, поскольку рабочий ток подключен к середина ограничительной катушки. При внешних неисправностях увеличиваются как I ₁ , так и I ₂ , и тем самым увеличивается сдерживающий момент, что предотвращает неправильную работу.

Рабочие характеристики реле процентного дифференциала

Рабочие характеристики реле показаны на рисунке ниже. На приведенном выше графике показано, что соотношение их рабочего тока и тока торможения составляет фиксированный процент. Это реле также называется дифференциальным реле смещения, потому что ограничивающая катушка также называется катушкой смещения, поскольку она обеспечивает дополнительный магнитный поток.

Типы реле процентного дифференциала

Процентное дифференциальное реле в основном подразделяется на два типа.Они

1. Трехконтактное системное применение процентного дифференциального реле.
2. Дифференциальное реле с индукционным смещением.

Реле такого типа используют для защиты генераторов, трансформаторов, фидеров, ЛЭП и т. Д.

1. Применение трех клеммной системы — Это реле может применяться к элементу, имеющему более двух клемм. Каждая из трех клемм имеет одинаковое количество витков, и каждая из этих катушек развивает крутящий момент, независимый друг от друга.Их крутящие моменты складываются арифметически.

Характеристика крутизны в процентах реле будет изменяться в зависимости от распределения тока между ограничивающими катушками. Эти реле бывают мгновенными или высокоскоростными.

2. Дифференциальное реле со смещением индукционного типа — Это реле состоит из поворотного диска, который перемещается в воздушных зазорах двух электромагнитов. Часть каждого полюса снабжена медным кольцом. Это кольцо может двигаться дальше от полюса, в него или из него.

Диск испытывает два крутящих момента — один из-за рабочего элемента, а другой из-за ограничивающего элемента. Если бы затеняющее кольцо находилось в одном и том же положении каждого элемента, то сдерживающий момент, испытываемый кольцом, был бы нулевым. Но если затемненное кольцо ограничивающего элемента было продвинуто дальше в стальной сердечник, крутящий момент, создаваемый ограничивающим элементом, превысит крутящий момент ограничивающего момента.

.