Трансформатор напряжения и трансформатор тока: Трансформаторы тока и напряжения

Трансформаторы тока и напряжения

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

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

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

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

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

Зачем нужны измерительные трансформаторы напряжения

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

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

Трансформатор напряжения НОЛ

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

Трансформаторы напряжения и их конструкция

На какое бы напряжение не была рассчитана первичная обмотка трансформатора напряжения, напряжение на вторичной его обмотке стандартно – 100 В. Это сделано для унификации: счетчику электроэнергии без разницы, в какой электроустановке работать – 6 кВ, 10 кВ или более. Если он предназначен для эксплуатации с трансформаторами напряжения, в его технических характеристиках в графе «номинальное напряжение» указано: «3х100 В». Цифра «3» означает, что для измерений к нему подключаются три фазы.

Конструктивно трансформаторы напряжения выполняются:

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

Трехфазный трансформатор напряжения НАМИ

Первичные обмотки трехфазных трансформаторов соединяются в звезду.

Вторичных обмоток у трансформаторов напряжения несколько:

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

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

Трансформатор напряжения НОМ-10

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

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

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

Три однофазных трансформатора ЗНОЛ, собранные вместе

А теперь – вспомним теорию в начале статьи. Основная опасность при работе на трансформаторах напряжения состоит в явлении обратной трансформации. Если по каким-то причинам на вторичную обмотку попадет напряжение 100 В, то первичная окажется под номинальным напряжением электроустановки. Работающие в ячейке люди окажутся под напряжением. Поэтому при выводе в ремонт трансформатора напряжения принимают меры. Исключающие обратную трансформацию.

Зачем нужны трансформаторы тока

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

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

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

Принцип действия и конструкция трансформаторов тока

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

Варианты конструктивного исполнения трансформаторов тока до 1000 В

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

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

Но вот подключить к трансформатору тока, используемому для учета электроэнергии, ничего больше не получится. По правилам, кроме счетчика, там не должно быть ничего. И если для аппаратов выше 1000 В это требование легко выполнить (один трансформатор имеет несколько обмоток), то для электроустановок до 1000 В при необходимости устанавливают по два трансформатора на одну фазу: один – для учета, другой – для всего остального (амперметры, ваттметры, устройства защиты, компенсация реактивной мощности). Выводы вторичной обмотки для коммерческого учета у всех трансформаторов закрываются крышкой и пломбируются.

Установка трансформаторов тока в ячейке выше 1000 В

Трансформатор тока должен работать в замкнутой на нагрузку или накоротко вторичной обмоткой. Иначе на ней наводится ЭДС далеко не безопасной величины как для людей, так и для электрооборудования. При обрыве во вторичных цепях можно получить смертельный удар током, даже проведя рукой рядом с клеммами амперметра или счетчика. А электронные схемы на входе приборов выйдут из строя под действием высокого напряжения.

Поэтому для замены амперметров и электросчетчиков в токовых цепях устанавливают специальные клеммы, на которых перед демонтажем прибора обмотку трансформатора закорачивают. Для приборов учета рядом устанавливают клеммы для отключения цепей напряжения. Это функции совмещены в специальном устройстве, называющимся «колодка клеммная измерительная». Для коммерческих цепей учета эти коробки пломбируются, для чего винт, крепящий ее крышку, имеет прорезь в головке (как у винтов крепления крышки корпуса электросчетчика).

Видео про трансформаторы тока

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

Оцените качество статьи:

Чем отличаются трансформаторы тока от транформаторов напряжения ? | Электро ом

Как выглядит трансформатор ?

Типичный современный представитель трансформаторов Типичный современный представитель трансформаторов Типичный современный представитель трансформаторов Типичный современный представитель трансформаторов

Трансформатор тока ТОП-0,66 100/5А 5ВА класс 0,5 ИЭК

Трансформатор напряжения

Трансформатор напряжения – это один из видов трансформаторов, который еще называют измерительным, предназначеннный для отделения первичных цепей высокого и сверх высокого напряжений и цепей измерений, РЗ и А. Также их используют для понижения высоких напряжений (110, 10 и 6 кВ) до стандартных нормируемых величин напряжений вторичных обмоток – 100 либо 100/√3.

Помимо этого, применение трансформаторов напряжение в электроустановках позволяет изолировать маломощные низковольтные измерительные приборы и устройства, что удешевляет стоимость и позволяет использовать более простое оборудование, а также обеспечивает безопасность обслуживания электроустановок.

Трансформаторы напряжения

Принцип работы трансформатора напряжения

Принцип действия трансформатора напряжения аналогичен принципу работы трансформатора тока. Обозначим это еще раз. По первичной обмотке проходит переменный ток, этот ток образует магнитный поток. Магнитный поток пронизывает магнитопровод и обмотки ВН и НН. Если ко вторичной обмотке подключена нагрузка, то по ней начинает течь ток, который возникает из-за действия ЭДС. ЭДС наводится из-за действия магнитного потока. Подбирая разное количество витков первичной и вторичной обмоток можно получить нужное напряжение на выходе. Более подробно это показано в статье про векторную диаграмму трансформатора напряжения.

источник яндекс картинки

Если на ТН подавать постоянное напряжение, то ЭДС не создается постоянным магнитным потоком. Поэтому ТНы выпускают на переменное напряжение. Коэффициентом трансформации трансформатора напряжения называют естественно отношение напряжения первичной обмотки к напряжению вторичной и записывают через дробь. Например, 6000/100. Когда приходят молодые студенты, они иногда на вопрос какой коэффициент отвечают 60. Не стоит так делать.

Трансформатор тока

Трансформаторами тока (ТТ) принято называть электротехнические устройства, предназначенные для трансформирования величин токов до величин требуемых для подключения приборов измерения, устройств РЗиА.

ТРАНСФОРМАТОР ТОКА | спасибо pue8.ru за изображение

Установка в силовых электроустановках трансформаторов низкой мощности позволяет также обезопасить производство работ, поскольку их использование разделяет цепи высокого / низкого напряжения, упрощает конструктивное исполнение дорогостоящих измерительных приборов, реле.

Поскольку сопротивление измерительных устройств незначительно, то принято считать, что все трансформаторы тока работают в режиме близком к КЗ.

По сути дела, трансформаторы тока – это измерительные трансформаторы, которые не только измеряют, но и осуществляют учет с помощью приборов. Запись и сохранение рабочих параметров тока нужно для рационального применения электроэнергии при ее транспортировке. Это одна из функций трансформатора тока. Модели конструкций бывают преобразующего типа и силовые варианты исполнений.

Трансформатор тока

Отличия трансформаторов

Основное отличие этих двух трансформаторов (напряжения и тока) заключается именно в их предназначении и функциях, которые они надежно выполняют.

Основная задача устройства для тока состоит в защите или в обеспечении точности, которая просто необходима для различных измерений или же любого обслуживания электрических сетей как в конкретном месте, так и в комплексе.

Назначение же трансформатора напряжения связано не с проверками и измерениями и даже не с ремонтом и профилактикой, а непосредственно с эксплуатацией. Невозможно запустить сеть без данного аппарата. Обязательно нужно преобразовывать напряжение с пониженного на повышенное. Именно с помощью подобных трансформаторов можно использовать везде универсальную электрическую сеть, ток в которой изменяется данным аппаратом и подходит под любую технику, будь то бытовые приборы или же устройства промышленного назначения.

источник Яндекс картинки

Также стоит отдельно отметить опасность каждого трансформатора. Угрожает безопасности отсутствие или неработоспособность устройства, регулирующего напряжение: если неожиданно единица измерения повысится в большую сторону, то могут быть очень серьезные последствия, которые чреваты разнообразными трагедиями — от пожаров до других бедствий.

Также отсутствие изоляции угрожает ремонтникам, а отсутствие точных измерений может нарушить работу; но слишком серьезных последствий практически невозможно добиться.

Блог компании Электро ОМ

Трансформатор тока и напряжения. Главные отличия

Подробности

Опубликовано 24.05.2018 17:50

Существует ряд электрических трансформаторов, которые производятся для различных функций и требований. Независимо от их конкретного стиля и дизайна, различные виды используют точно такую же концепцию Майкла Фарадея. В которой говорится, что взаимодействие электрического и магнитного полей создает электродвижущую силу, изменение электрического поля создает магнитное поле, тогда как изменение магнитного поля создает электрическое поле. Два основных типа трансформаторов, то есть трансформаторы тока и трансформаторы напряжения, имеют много отличий, но главным является то, что трансформатор напряжения используется для регулирования напряжения на вторичной стороне трансформатора, тогда как ток трансформатора регулируется на вторичной стороне, имея в виду произведение напряжения и тока, которое является мощностью, остается неизменным, если ток регулируется либо он поднят, либо понижен, то напряжение будет взаимно изменять его значение, чтобы сохранить значение мощности, поскольку мощность является продуктом тока и напряжения. В трансформаторе напряжения вторичный ток напрямую связан с первичным током. Вторичный ток зависит от напряжения в дополнение к сопротивлению нагрузки. Тогда как в трансформаторе тока: вторичная обмотка может быть закорочена. Разомкнутая вторичная обмотка может привести к повреждению трансформатора.

Трансформатор тока

Трансформатор тока, который часто упоминается как ТТ, регулирует переменный ток. На его вторичном конце переменный ток пропорционален значению тока на его первичной обмотке. Трансформатор тока обычно используется для обеспечения изолированного тока на его вторичных клеммах. Трансформаторы тока широко используются в целях измерения тока и проверки всего процесса энергосистемы. Трансформаторы тока используют для измерения электроэнергии практически для каждого здания с трехфазными службами и однофазными услугами более двух сотен ампер. Купить трансформатор тока можно на сайте http://www.zvo.com.ua

Трансформаторы тока уменьшают токи высокого напряжения до некоторого уменьшенного значения и обеспечивают удобный метод правильной проверки конкретного электрического тока, движущегося в линии передачи переменного тока с использованием стандартного амперметра. Ключевая работа трансформатора тока абсолютно ничем не отличается от работы обычного трансформатора.

Трансформатор напряжения

Трансформатор напряжения, который также называется потенциальным трансформатором. Он используется в энергосистеме электрической энергии для снижения или повышения напряжения системы до некоторого защищенного значения.В линиях передачи, где единственной целью является минимизация потерь в линии, потенциальный трансформатор увеличивает напряжение, так что потери в линиях можно избежать настолько, насколько это возможно. Поэтому, как правило, в линиях передачи напряжения очень высокие.

В случае типичного понижающего трансформатора, он имеет меньшее количество витков первичной, чем его вторичные обмотки, с целью снижения апряжения. Напряжение системы подается на клеммы первичной обмотки этого трансформатора, после чего вторичное напряжение появляется в соответствии с коэффициентом трансформации на вторичных выводах трансформатора напряжения. Обычно вторичное напряжение составляет 220 вольт. Идеальный трансформатор напряжения — это тот, в котором отношение первичного и вторичного напряжений совпадает с отношением с количеством витков первичной и вторичной обмотки.

Ключевые отличия:

• В трансформатора тока ток и плотность изменяются в широких пределах, но в трансформаторе напряжения он изменяется в небольшом диапазоне.
• Первичный трансформатор тока имеет небольшое напряжение на нем, в то время как трансформатор напряжения имеет полное напряжение питания
• Трансформатор тока применяется в цепи последовательно, в то время как потенциальный трансформатор применяется параллельно
• Первичный ток трансформатора не зависит от нагрузки, а разность потенциалов зависит от нагрузки
• Можно измерить высокие напряжения малыми вольтметрами с использованием трансформатора напряжения, тогда как высокие токи измеряются малыми амперметрами с использованием трансформаторов тока
• Первичный ток не зависит от нагрузки, тогда как первичный ток трансформатора напряжения зависит от внешних условий, которые являются нагрузкой

• < Назад
• Вперёд >

Чем отличается трансформатор тока от трансформатора напряжения: разница, особенности

Настолько ли важно знать: чем отличаются трансформаторы тока от трансформаторов напряжения? На практике при проведении замеров, в том числе радиолюбительской, должна решаться  задача изолирования (отделения) измерительного прибора и самого себя от цепей с высоким электрическим потенциалом. Нередко требуется понизить ↔ повысить напряжение переменного тока, согласовать выходное сопротивление каскадов с нагрузкой, сделать гальваническую развязку от питающей сети

Разберемся в определениях

С первой задачей успешно справляются трансформаторы тока (ТТ), а все последующие решают трансформаторы напряжения (ТН).

Преобразователи тока предназначены для изменения I₂ во вторичной обмотке. Во вторичке  протекает тот же переменный ток, только с комфортными (безопасными) для проведения измерений значениями. Существуют измерительные, защитные и лабораторные исполнения, специально предназначенные для подключения в электрическую цепь приборов с высоким импедансом токовых катушек.

Преобразователи напряжения меняют U₂ на низкое или, наоборот, его повышают. Это отличный способ «подгонки» электрической сети под  стандарт электроприемника. Электрическая мощность с высоким КПД способом электромагнитной индукции передается с первичной обмотки в нагрузку электроприемника.

Трансформатор напряжения

Номенклатура изделий ТН очень разнообразна. Существует много позиций 5-ти  типов изделий, отличающихся по своему назначению.

Силовой

В бытовой технике наиболее широко применяется силовой вид устройств, предназначенных для питания от сети 220В 50Гц. Это классические устройства, состоящие из W₁ и  одной или нескольких обмоток W₂ на железном сердечнике. В зависимости от конфигурации магнитопровода бывают стержневые, кольцевые и тороидальные силовые ТН.

Измерительный

Этот аппарат аналогичен по принципу исполнения силовому, только рассчитан на подключение измерительных приборов, реле защиты и автоматики. Он позволяет использовать стандартные измерительные приборы для замеров высокого напряжения без вмешательства в конструктив.

Согласующий

Тип СТ согласовывает импеданс источника сигнала с импедансом нагружаемого каскада. Изделия подобного типа служат для согласования различных узлов в широком диапазоне частот (НЧ, СВЧ).

Лабораторный

Эти устройства задействуются для проведения различных экспериментов, отладки РЭА, активно используются в радиолюбительстве. Они представляют ступенчатые регуляторы U. В отличие от ЛАТРа, достойной альтернативой которому  является, устройство имеет гальваническую развязку от сети 220В, 50 В.

Высоковольтный

Представляет однофазное и трехфазное электромагнитное устройство в открытом или литом блочном исполнении. Обычно номинальная мощность устройства ≤ 600 кВА, входное U₁ не превышает 20 кВ, а выходное U₂ ≤ 15 кВ.

Трансформатор тока

ТТ – это преобразователь  тока, состоящий из  первичной катушки, подключенной к источнику тока, а также вторичной, соединенной с нагрузкой. ТТ используется для подключения приборов и устройств с малым внутренним сопротивлением.

Измерительные

Измерительные аппараты преобразовывают уровень I в удобное для проведения замеров значение. Обмотка W₁ включается в разрыв измеряемой цепи АС, а к вторичке W₂ подключаются измерительные приборы. Полученное значение параметра пересчитывается и приводится к значению первичной катушки.

Защитные

Защитные или быстронасыщающиеся трансформаторы (БННТ) отличаются от измерительных аналогов высокой индукцией в сердечнике, даже при номинальном токе. Поэтому при сравнительно небольшом росте рабочего тока они входят в насыщение, защищая подключаемые к W₂ приборы от пробоя сверхтоком. БННТ обычно применяются в средствах релейной защиты.

Лабораторные

Измерительные ТТ с высоким классом точности. Особенностью аппарата является наличие нескольких отпаек от витков с разными коэффициентами трансформации. Они позволяют снимать показания измерительными приборами с разными входными сопротивлениями.

Ключевое отличие ТТ от ТН

Трансформаторы  I по конструктиву значительно отличаются от трансформаторов U. По внешнему виду ТН ассоциируется с трансформатором в общепринятом понимании, то есть с многовитковой первичной и вторичной обмоткой. ТТ больше напоминает дроссель ввиде W₂, одетой на провод большого сечения.

Первичная обмотка может состоять не из нескольких, а из одного неполного витка на магнитопроводе.

Назначение

Преобразователи U предотвращают массу происшествий с техникой по причине девиаций параметров сети: порчи от низкого вольтажа или экстремально высокого U₂. Тем самым они увеличивают степень безопасности и предотвращают порчу приборов от нестабильных параметров электропитания, поскольку в трансформаторных блоках питания СБТ рабочее напряжение снижается в несколько раз.

Разница заключается в том,  что преобразователи I сконструированы под измерительную аппаратуру или выступают в качестве защитного устройства.

Место в электрической цепи

ТТ в основном они применяются для понижения I до величины, пригодной для измерения. Они используются в тех местах локализации проводников, где требуется определить значение силы переменного тока. Подключение первичной обмотки производится в разрыв цепи, а вторичную катушку электромагнитного устройства подключают к эталонному резистору с известным номиналом.

С помощью амперметра и вольтметра производят замеры параметров, которые после несложного пересчета дают значение искомой силы тока в первичной обмотке. ТТ используют в силовых распределительных щитах, электрических счетчиках, устройствах релейной защиты.

Различие по месту в электрической цепи

ТТ от ТН связано с применением последних аппаратов в качестве:

• гальванической развязки цепей с высоким напряжением от каскадов с низким вольтажом;
• повышающих или понижающих напряжение устройств;
• устройств согласования каскадов с разным импедансом.

ТН применяются как в качестве мощных трансформаторов подстанций и промышленных объектов, так и среднемощного электросварочного оборудования, блоков питания СБТ и маломощных бытовых электроприемников.

Режим работы

Благоприятным режимом работы ТН является режим, приближенный  к холостому ходу, тогда нагрузка на выходную катушку минимальная. Оптимальным сопротивлением нагрузки ТН считается та, которая  равна или до 1,5 раз больше сопротивления вторичной обмотки.

Напротив, ТТ нельзя включать без нагрузки во вторичной обмотке. Потому что при «бесконечном» сопротивлении на ней будет очень высокое (теоретически «бесконечное») напряжение, способное вызвать пробой изоляции и вывести аппарат из строя.

Международный электротехнический словарь. Часть 321. Измерительные трансформаторы – РТС-тендер

ГОСТ IEC 60050-321-2014

МКС 01.040.29
29.200

Дата введения — 2015-10-01

Цели, основные принципы и порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2009 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Всероссийский научно-исследовательский институт сертификации» (ОАО «ВНИИС»)

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 30 сентября 2014 г. N 70-П)

За принятие стандарта проголосовали:

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 24 ноября 2014 г. N 1746-ст* межгосударственный стандарт ГОСТ IEC 60050-321-2014 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 октября 2015 г.
________________
* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 25 ноября 2014 года N 1746-ст. — Примечание изготовителя базы данных.

5 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту IEC 60050-321:1986* International Electrotechnical Vocabulary — Chapter 321: Instrument transforms (Международный электротехнический словарь. Глава 321. Измерительные трансформаторы).
________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым здесь и далее по тексту, можно получить, перейдя по ссылке на сайт http://shop.cntd.ru. — Примечание изготовителя базы данных.

Международный стандарт разработан техническим комитетом 38 «Измерительные трансформаторы «Международной электротехнической комиссии (IEC).

Перевод с английского языка (еn).

Степень соответствия — идентичная (IDТ)

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе «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

Введение

Настоящий стандарт распространяется на стандартные измерительные трансформаторы, имеющие обмотки (или элементы обмоток) и предназначенные для использования с измерительными приборами или защитными устройствами.

Если не установлено иначе, то такие функциональные характеристики, как погрешности, номинальные токи и т.п., определяются при синусоидальных токах и напряжениях в условиях установившегося режима; в терминах и определениях приводятся действующие значения токов и напряжений.

Раздел 321-01 Общие термины

321-01-01 измерительный трансформатор (instrument transformer): Трансформатор, предназначенный для передачи информационного сигнала измерительным приборам, счетчикам, устройствам защиты и (или) управления.

Примечание — Термин «измерительный трансформатор» относится как к трансформаторам тока (см. раздел 321-02), так и к трансформаторам напряжения (см. Раздел 321-03).

321-01-02 измерительный автотрансформатор (instrument autotransformer): Измерительный трансформатор, у которого первичная и вторичная обмотки имеют общую часть.

321-01-03 комбинированный трансформатор (combined transformer): Измерительный трансформатор, представляющий собой сочетание трансформатора тока и трансформатора напряжения в общем корпусе.

321-01-04 первичная обмотка (трансформатора тока) (primary winding (of a current transformer)): Обмотка, через которую протекает ток, подлежащий трансформации.

321-01-05 первичная обмотка (трансформатора напряжения) (primary winding (of a voltage transformer)): Обмотка, к которой прикладывается напряжение, подлежащее трансформации.

321-01-06 вторичная обмотка (трансформатора тока) (secondary winding (of a current transformer)): Обмотка, которая питает токовые цепи измерительных приборов, счетчиков, устройств защиты и (или) управления.

321-01-07 вторичная обмотка (трансформатора напряжения) (secondary winding (of a voltage transformer)): Обмотка, которая питает цепи напряжения измерительных приборов, счетчиков, устройств защиты и (или) управления.

321-01-08 вторичная цепь (secondary circuit): Внешняя цепь, получающая сигналы информации от вторичной обмотки измерительного трансформатора.

321-01-09 первичный ток (трансформатора тока) (primary current (of a current transformer)): Ток, протекающий по первичной обмотке трансформатора тока.

321-01-10 первичное напряжение (трансформатора напряжения) (primary voltage (of a voltage transformer)): Напряжение, приложенное к первичной обмотке трансформатора напряжения.

321-01-11 номинальный первичный ток (трансформатора тока) (rated primary current (of a current transformer)): Значение первичного тока, указанное на табличке трансформатора тока, определяющее его характеристики.

321-01-12 номинальное первичное напряжение (трансформатора напряжения) (rated primary voltage (of a voltage transformer)): Значение первичного напряжения, указанное на табличке трансформатора напряжения, определяющее его характеристики.

321-01-13 вторичный ток (трансформатора тока) (secondary current (of a current transformer)): Ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока при прохождении тока по первичной обмотке.

321-01-14 вторичное напряжение (трансформатора напряжения) (secondary voltage (of а voltage transformer)): Напряжение, возникающее на выводах вторичной обмотки трансформатора напряжения, когда к первичной обмотке приложено напряжение.

321-01-15 номинальный вторичный ток (трансформатора тока) (rated secondary current (of a current transformer)): Значение вторичного тока, указанное на табличке трансформатора тока, определяющее его характеристики.

321-01-16 номинальное вторичное напряжение (трансформатора напряжения) (rated secondary voltage (of a voltage transformer)): Значение вторичного напряжения, указанное на табличке трансформатора, определяющее его характеристики.

321-01-17 действительный коэффициент трансформации трансформатора тока (actual transformation ratio of a current transformer): Отношение действительного первичного тока к действительному вторичному току трансформатора тока.

321-01-18 действительный коэффициент трансформации трансформатора напряжения (actual transformation ratio of a voltage transformer): Отношение действительного первичного напряжения к действительному вторичному напряжению трансформатора напряжения.

321-01-19 номинальный коэффициент трансформации трансформатора тока (rated transformation ratio of a current transformer): Отношение номинального первичного тока к номинальному вторичному току трансформатора тока.

321-01-20 номинальный коэффициент трансформации трансформатора напряжения (rated transformation ratio of a voltage transformer): Отношение номинального первичного напряжения к номинальному вторичному напряжению трансформатора напряжения.

321-01-21 токовая погрешность (current error): Погрешность, которую трансформатор тока вносит в измерение тока, возникающая в результате того, что действительный коэффициент трансформации не равен номинальному коэффициенту трансформации.

321-01-22 погрешность напряжения (voltage error): Погрешность, которую трансформатор напряжения вносит в измерение напряжения, возникающая в результате того, что действительный коэффициент трансформации не равен номинальному коэффициенту трансформации.

321-01-23 угловая погрешность (phase displacement): Разность фаз первичного и вторичного токов (напряжений) при таком выборе положительных направлений первичных и вторичных токов (напряжений), чтобы для идеального трансформатора эта разность равнялась нулю.

Примечание — Угловую погрешность считают положительной, когда вторичный ток (напряжение) опережает первичный ток (напряжение).

321-01-24 класс точности (accuracy class): Характеристика, установленная для измерительного трансформатора, токовая погрешность (погрешность напряжения) и угловая погрешность которого остаются в установленных пределах при заданных условиях работы.

321-01-25 нагрузка (измерительного трансформатора) (burden (of an instrument transformer)): Полное сопротивление вторичной цепи.

Примечание — Нагрузка обычно характеризуется полной мощностью, потребляемой вторичной цепью, при номинальном вторичном токе (напряжении) при установленном коэффициенте мощности.

321-01-26 номинальная нагрузка (rated burden): Значение нагрузки, на котором основываются требования к точности.

321-01-27 номинальная мощность (измерительного трансформатора) (rated output (of an instrument transformer)): Значение полной мощности при установленном коэффициенте мощности, которую измерительный трансформатор должен передавать во вторичную цепь при номинальном вторичном токе (напряжении) и номинальной нагрузке.

Раздел 321-02 Трансформаторы тока

321-02-01 трансформатор тока (current transformer): Измерительный трансформатор, в котором при нормальных условиях применения вторичный ток практически пропорционален первичному току и при правильном включении сдвинут относительно его по фазе на угол, близкий и нулю.

321-02-02 встроенный трансформатор тока (bushing type current transformer): Трансформатор тока без собственной первичной обмотки и ее изоляции, который может быть установлен непосредственно на изолированные ввод или провод.

321-02-03 шинный трансформатор тока (bus type current transformer): Трансформатор тока без собственной первичной обмотки, но с изоляцией первичной обмотки, который может быть установлен непосредственно на провод или шину.

321-02-04 кабельный трансформатор тока (cable type current transformer): Трансформатор тока без собственной обмотки и ее изоляции, который может быть установлен на изолированный кабель.

321-02-05 разъемный трансформатор тока (split core type current transformer): Трансформатор тока без собственной обмотки и ее изоляции, магнитная цепь которого может размыкаться (иначе говоря, разделяться на две части) и затем замыкаться вокруг изолированного провода с измеряемым током.

321-02-06 стержневой трансформатор тока (bar primary type current transformer): Трансформатор, в котором первичная обмотка состоит из одного или нескольких параллельно включенных стержней.

321-02-07 проходной стержневой трансформатор тока (bar primary bushing type current transformer): Стержневой трансформатор тока, конструкция которого позволяет использовать его в качестве ввода.

321-02-08 опорный трансформатор тока (support type current transformer): Трансформатор тока, служащий опорой для проводника первичной цепи.

321-02-09 катушечный трансформатор тока wound primary type current transformer: Трансформатор тока, первичная обмотка которого состоит из одно- или многовитковой катушки.

321-02-10 полностью изолированный трансформатор тока (fully insulated current transformer): Трансформатор тока, изоляция которого, являясь составной частью конструкции, соответствует его нормированному уровню изоляции.

321-02-11 трансформатор тока расширенного диапазона (extended rating type current transformer): Трансформатор тока, у которого нормированный ток длительного нагрева больше номинального первичного тока, а требования к точности рассчитаны на этот ток.

321-02-12 трансформатор тока с одним магнитопроводом (single-core type current transformer): Трансформатор тока, имеющий только один магнитопровод с одной вторичной обмоткой и одной первичной обмоткой.

321-02-13 трансформатор тока с несколькими магнитопроводами (multi-core type current transformer): Трансформатор тока, имеющий несколько раздельных магнитопроводов с индивидуальными вторичными обмотками и общей первичной обмоткой.

321-02-14 компенсированный трансформатор (compound-wound current transformer): Трансформатор тока, имеющий вспомогательную обмотку с независимым питанием, в основном предназначенную для уменьшения угловой погрешности между первичным и вторичным токами.

321-02-15 автокомпенсированный трансформатор тока (auto-compound current transformer): Трансформатор, имеющий вспомогательную обмотку, включенную последовательно с вторичной обмоткой трансформатора, предназначенную, главным образом, для уменьшения угловой погрешности между первичным и вторичным токами.

321-02-16 суммирующий трансформатор тока (summation current transformer): Трансформатор, предназначенный для измерения суммы мгновенных значений токов, имеющих одинаковую частоту, в пределах энергосистемы.

321-02-17 промежуточный трансформатор тока (current matching transformer): «Трансформатор тока для согласования номинальной» вторичного тока основного трансформатора тока и номинальною тока нагрузки или для уменьшения коэффициента безопасности приборов*.
___________________
* Текст документа соответствует оригиналу. — Примечание изготовителя базы данных.

321-02-18 трансформатор тока для измерений (measuring current transformer): Трансформатор тока, предназначенный для передачи информационного сигнала измерительным приборам и счетчикам.

321-02-19 трансформатор тока для защиты (protective current transformer): Трансформатор тока, предназначенный для передачи информационного сигнала устройствам защиты и управления.

Примечание — Класс точности трансформатора тока для защиты обозначается числом и следующей за ним буквой «Р» (начальная буква английского и французского слова «защита»). Число в обозначении класса — допустимая полная погрешность при номинальном предельном первичном токе (по точности), выраженная в процентах от этого тока.

321-02-20 ток нулевой последовательности (residual current): Сумма мгновенных значений токов трех фаз трехфазной системы.

321-02-21 трансформатор тока нулевой последовательности (residual current transformer): Трансформатор тока или группа из трех трансформаторов тока, соединенных таким образом, чтобы передавать только ток нулевой последовательности.

321-02-22 номинальный ток термической стойкости (rated short time thermal current): Наибольшее значение первичного тока, выдерживаемое трансформатором за установленный короткий промежуток времени без повреждений при замкнутой накоротко вторичной обмотке.

321-02-23 номинальный ток расширенного диапазона (extended rating current): Наибольшее значение первичного тока, выраженное в процентах от номинального первичного тока, при котором трансформатор тока расширенного диапазона удовлетворяет требованиям поточности и превышению температуры.

321-02-24 номинальный ток динамической стойкости (rated dynamic current): Наибольшее мгновенное значение первичного тока, которое трансформатор тока может выдерживать при короткозамкнутой вторичной обмотке без электрических или механических повреждений из-за возникающих электромагнитных воздействий.

321-02-25 нормированный ток длительного нагрева (rated continuous thermal current): Ток, который может длительное время протекать по первичной обмотке при вторичной обмотке, присоединенной к номинальной нагрузке, не вызывая превышения температуры сверх установленных значений.

321-02-26 полная погрешность (composite error): При установившемся режиме работы действующее значение разности между:

а) мгновенными значениями первичного тока;

б) мгновенными значениями действительного вторичного тока, умноженными на номинальный коэффициент трансформации.

При этом положительные направления первичного и вторичного токов должны соответствовать условным обозначениям, принятым для маркировки выводов.

Примечание — Полная погрешность выражается обычно в процентах от действующего значения первичного тока.

321-02-27 номинальный предельный первичный ток для измерений (rated instrument limit primary current (IPL)): Минимальное значение первичногою тока, при котором полная погрешность трансформатора тока для измерений при номинальной вторичной нагрузке равна или больше 10%.

321-02-28 коэффициент безопасности приборов (FS) (instrument security factor (FS)): Отношение номинального первичного предельного тока для измерений к номинальному первичному току.

321-02-29 номинальный предельный первичный ток по точности (трансформатора тока для защиты) (rated accuracy limit primary current (of a protective current transformer)): Значение первичного тока, вплоть до которого трансформатор отвечает требованиям в отношении полной погрешности.

321-02-30 номинальная предельная кратность (трансформатора тока для защиты) (accuracy limit factor (of a protective current transformer)): Отношение номинального предельного первичного тока по точности к номинальному первичному току.

321-02-31 предельная вторичная э.д.с. (secondary limiting e.m.f.): Произведение коэффициента безопасности приборов, номинального вторичного тока и векторной суммы номинальной нагрузки и полного сопротивления вторичной обмотки.

321-02-32 ток намагничивания (exciting current): Действующее значение тока, потребляемого вторичной обмоткой трансформатора тока при синусоидальном напряжении номинальной частоты, приложенном ко вторичным выводам, причем первичная и остальные обмотки разомкнуты.

321-02-33 внутренняя нагрузка (трансформатора тока) (internal burden (of a current transformer)): Полное сопротивление вторичной обмотки.

321-02-34 напряжение точки излома (knee point voltage): Действующее значение синусоидального напряжения номинальной частоты приложенного к вторичным выводам трансформатора тока при разомкнутых остальных обмотках, которое при увеличении на 10% вызывает увеличение действующего значения тока намагничивания на 50%.

321-02-35 витковая коррекция (turns correction): Особенность конструкции трансформатора тока, которая заключается в том, что отношение витков отличается от номинального коэффициента трансформации.

Раздел 321-03 Трансформаторы напряжения

321-03-01 трансформатор напряжения (voltage transformer): Измерительный трансформатор, в котором при нормальных условиях применения вторичное напряжение практически пропорционально первичному напряжению и при правильном включении сдвинуто относительно него по фазе на угол, близкий к нулю.

321-03-02 незаземляемый трансформатор напряжения (unearthed voltage transformer ungrounded voltage transformer (USA)): Трансформатор напряжения, у которого все части первичной обмотки, включая выводы, изолированы от земли на уровень, соответствующий нормированному уровню изоляции.

321-03-03 заземляемый трансформатор напряжения (earthed voltage transformer grounded voltage transformer (USA)): Однофазный трансформатор напряжения, один из коней* первичного обмола которого предназначен для глухого заземления или трехфазный трансформатор напряжения, у которого общая точка соединенной в звезду первичной обмотки предназначена для глухого заземления.
___________________
* Текст документа соответствует оригиналу. — Примечание изготовителя базы данных.

321-03-04 трансформатор напряжения для измерений (measuring voltage transformer): Трансформатор напряжения, предназначенный для передачи информационного сигнала к измерительным приборам и счетчикам.

321-03-05 трансформатор напряжения для защиты (protective voltage transformer): Трансформатор напряжения, предназначенный для передачи информационного сигнала устройствам защиты и (или) управления.

Примечание — Класс точности трансформатора напряжения для защиты обозначается числом и следующей за ним буквой «Р» (начальная буква английского и французского слова «защита»). Число в обозначении класса — допустимое абсолютное значение погрешности напряжения при напряжении от 5% номинального напряжения до напряжения, соответствующего нормированному коэффициенту повышения напряжения.

321-03-06 трансформатор напряжения двойного назначения (dual purpose voltage transformer): Трансформатор напряжения, у которого один магнитопровод выполняет две функции — измерительную и защитную. У такого трансформатора может быть одна или несколько вторичных обмоток.

321-03-07 каскадный (электромагнитный) трансформатор напряжения (cascade (inductive) voltage transformer): Трансформатор напряжения, у которого первичная обмотка равномерно распределена между двумя или более изолированными магнитопроводами, электромагнитно связанными соответствующим образом. Мощность передается во вторичную обмотку, которая размещена на магнитопроводе с обмотками, имеющими потенциалы, наиболее близкие к потенциалу земли.

321-03-08 согласующий трансформатор напряжения (voltage matching transformer): Трансформатор напряжения для согласования номинального вторичного напряжения основного трансформатора напряжения и номинального напряжения нагрузки.

321-03-09 напряжение нулевой последовательности (residual voltage): Сумма мгновенных значений трехфазных напряжений и трехфазной системы.

321-03-10 трансформатор напряжения нулевой последовательности (residual voltage transformer): Трехфазный трансформатор напряжения или группа из трех однофазных трансформаторов напряжения со вторичными обмотками, соединенными в разомкнутый треугольник так, чтобы между соответствующими выводами получить напряжение, соответствующее напряжению нулевой последовательности, существующему в приложенном к первичным зажимам трехфазном напряжении.

321-03-11 обмотка напряжения нулевой последовательности (residual voltage winding): Обмотка трансформатора, между выводами которой возникает напряжение нулевой последовательности или одна из трех составляющих напряжения, которые в сумме дают напряжение нулевой последовательности.

321-03-12 нормированный коэффициент повышения напряжения (rated voltage factor): Коэффициент, на который следует умножить номинальное первичное напряжение, чтобы определить максимальное напряжение, при котором трансформатор должен отвечать соответствующим требованиям по температуре нагрева в течение установленного времени и соответствующим требованиям по точности.

321-03-13 вторичный предельный ток термической стойкости (secondary limiting thermal current): Наибольший длительный вторичный ток при наибольшем рабочем напряжении, который трансформатор может выдержать без нагрева любой из его частей свыше допустимой температуры.

321-03-14 емкостный трансформатор напряжения (capacitor voltage transformer): Трансформатор напряжения, включающий емкостный делитель и электромагнитное устройство, выполненные и соединенные таким образом, что вторичное напряжение электромагнитного устройства пропорционально первичному напряжению и отличается от него по фазе на угол, близкий к нулю при правильном соединении.

321-03-15 емкостный делитель напряжения (capacitor voltage divider): Делитель напряжения, содержащий только конденсаторы.

321-03-16 вывод высокого напряжения (high voltage terminal): Вывод, предназначенный для соединения с цепью первичного напряжения.

321-03-17 вывод низкого напряжения (емкостного трансформатора напряжения) (low voltage terminal (of a capacitor voltage transformer)): Вывод для соединения с землей непосредственно, либо через цепь связи на несущей частоте.

321-03-18 вывод промежуточного напряжения (емкостного трансформатора напряжения) (intermediate voltage terminal (of a capacitor voltage transformer)): Вывод, предназначенный для соединения с электромагнитным устройством емкостного трансформатора напряжения.

321-03-19 конденсатор высокого напряжения (емкостного трансформатора напряжения) (high voltage capacitor (of a capacitor voltage transformer)): Конденсатор, подключенный между выводами высокого и промежуточного напряжений.

321-03-20 конденсатор промежуточного напряжения (емкостного трансформатора напряжения) (intermediate voltage capacitor (of a capacitor voltage transformer)): Конденсатор, подключенный между выводами промежуточного и низкого напряжений.

321-03-21 электромагнитное устройство (емкостного трансформатора напряжения) (electromagnetic unit (of a capacitor voltage transformer)): Часть емкостного трансформатора напряжения, подключенная между выводом промежуточного напряжения и выводом низкого напряжения емкостного делителя (или непосредственно землей), которая обеспечивает получение вторичного напряжения.

321-03-22 промежуточное напряжение при разомкнутой цепи (open-circuit intermediate voltage): Напряжение по отношению к земле на выводе промежуточного напряжения емкостного делителя, когда первичное напряжение приложено между выводом высокого напряжения и выводом низкого напряжения (или непосредственно землей) при отсоединенном электромагнитном устройстве.

321-03-23 коэффициент трансформации емкостного делителя (voltage ratio of a capacitor divider): Отношение суммы емкостей конденсатора высокого напряжения и конденсатора промежуточного напряжения к емкости конденсатора высокого напряжения.

321-03-24 защитное устройство (емкостного трансформатора напряжения) (protective device (of a capacitor voltage transformer)): Устройство, входящее в состав емкостного трансформатора напряжения, предназначенное для ограничения перенапряжений, которые могут возникнуть на одной или нескольких его частях в основном из-за явления феррорезонанса.

Алфавитный указатель терминов на русском языке

Алфавитный указатель терминов на английском языке

Электронный текст документа
подготовлен АО «Кодекс» и сверен по:
официальное издание
М.: Стандартинформ, 2015

Трансформатор тока, их применение и правильное подключение Статьи

« Назад

Трансформатор тока, их применение и правильное подключение  18.06.2014 01:56

Назначение и применение

Трансформаторы – электротехнические устройства, широко применяемые как в производственной, так и в бытовой сфере. При этом различают категории  трансформаторов напряжения и трансформаторов тока.

Установка трансформатора тока осуществляется с целью преобразования значений переменного тока с высоких на первичной обмотке до малых на вторичной, что обеспечивает удобство и безопасность эксплуатации. Их используют при подключении приборов учета расхода электроэнергии (электросчетчиков) и других электроизмерительных приборов, а также устройств, обеспечивающих релейную защиту различных систем электроэнергетики.

Устройство и правильное подключение

Важнейшими конструкционными элементами трансформатора являются первичная и вторичная обмотки, а также магнитопровод, заключенные в единый корпус. При этом первичная обмотка выполняется обычно в один виток (обмотка более точных устройств имеет два витка), или представляет собой проходящую сквозь специальное окно силовую шину (трансформатор шинного исполнения).

Первичная обмотка подключается к источнику тока, вторичная –  непосредственно к измерительным приборам и другим потребителям, характеризуемым малым значениям внутреннего сопротивления.

С целью предотвратить неверное подключение и, как следствие, последующую неисправность трансформатора тока либо подключаемых устройств, выводы трансформаторов маркируются буквенными и цифровыми обозначениями, как это показано на нижеприведенной схеме. Начало и конец первичной обмотки обозначают как Л1 и Л2 (линия), а начало и конец вторичной обмотки — как И1 и И2 (измерение). Обмотку напряжения необходимо подключать к проводам «фаза» и «ноль». С этой целью между выводами Л1 и И1 устанавливают специальную перемычку, а нулевой провод подсоединяют к третьему зажиму.

Трансформатора тока (общая схема)

В высоковольтных трансформаторах тока напряжением 6-10 кВ и более устанавливается несколько групп вторичных обмоток, к одной из которых подключают устройство защиты, а к прочим, более точным, – приборы учета или измерения.

Вторичные обмотки трансформаторов тока при установке в три фазы соединяют по методу «Звезды» (рис.1), при двухфазной установке – по схеме «Неполной звезды» (рис.2).

Чаще всего используются трансформаторы с номинальными значениями первичного  тока от 50 до 2000 А. Показатель вторичного тока в большинстве случаев составляет 5А.

Меры профилактики

Правильное подключение трансформатора тока – залог нормальной работы оборудования.

Электромонтаж цепей тока и напряжения должен производиться сообразно Правилам Устройства Электроустановок. Согласно нормативным документам, сечение медного провода в токовых цепях должно быть не менее 2,5 кв. мм, в цепях напряжения — не менее 1,5 кв.мм.

Вторичные цепи трансформаторов тока должны в обязательном порядке быть заземлены.  Это обеспечивает как сохранность самих приборов, так и безопасность людей.

Особенности эксплуатации

Каждый из трансформаторов тока должен обязательно подвергаться периодическим поверкам госповерителя и иметь на корпусе пломбу с соответствующим клеймом, а также отметку в техническом паспорте. Необходимо помнить об этом при установке нового трансформатора, следя за тем, чтобы на момент монтажа дата последующей госповерки не была просрочена. Поверка должна производиться регулярно, с интервалом в четыре-пять лет, в зависимости от марки трансформатора и его типа.

Принадлежность трансформатора к определенному классу предопределяет применение методики и установочного инструментария. Вместе с тем первичная установка или замена трансформатора тока регламентированы обязательными условиями работ, которые предусматривают соблюдение той или иной схемы подключения. Такие схемы могут различаться в зависимости от  требований организации, на которую производителем и поставщиком возложены вопросы компетенции в сфере генерации и доставки электроэнергии потребителям. В частности, ряд определенных различий имеют схемы подключения от Ленэнерго и Сбытовой компании.

Ленэнерго

Петербургская сбытовая компания

Самый простой и одновременно наиболее надежный вариант установки трансформатора в бытовых условиях — вызов электрика на дом. Это позволит, не нарушая нормативные требования, квалифицированно и в точном соответствии со всеми предписаниями выполнить весь комплекс монтажных и электротехнических работ.

Компания ЭлектроТехников предлагает Вам любые электромонтажные работы начиная с установки осветительных систем и заканчивая работами по автоматизации технических процессов:

Услуги электрика ( вызов электрика на дом )

Замена эл. счетчика

Ремонт проводки ( замена проводки )

Монтаж освещения

Установка эл. щита ( установка распределительного щита )

Установка розеток ( перенос розеток )

Проводка в квартирах ( проводка в коттеджах )

Слаботочные системы 

Монтаж теплого пола

Проектирование электроснабжения

Лабораторные испытания электроустановок

Электролаборатория 

Договор электроснабжения «под ключ»

Обслуживание

и другие услуги наш телефон: 333-43-16

СЗТТ :: Статьи

Измерительные трансформаторы — CT и PT

Измерительные трансформаторы

Как вы будете измерять переменные токи и напряжения очень большой величины? Вам понадобятся измерительные приборы с более высоким диапазоном действия, что в буквальном смысле означает огромные инструменты. Или есть другой способ, используя свойство преобразования переменного тока и напряжения. Вы можете понижать напряжение или ток с помощью трансформатора, коэффициент трансформации которого точно известен, а затем измерять пониженную величину с помощью прибора с нормальным диапазоном.Исходную величину можно определить, просто умножив результат на коэффициент трансформации. Такие специально сконструированные трансформаторы с точным передаточным числом называются измерительными трансформаторами . Эти измерительные трансформаторы бывают двух типов — (i) трансформаторы тока (CT) и (ii) трансформаторы напряжения (PT) .

Трансформаторы тока (ТТ)

Трансформаторы тока обычно используются для измерения токов большой величины .Эти трансформаторы понижают измеряемый ток, чтобы его можно было измерить с помощью амперметра с нормальным диапазоном. Трансформатор тока имеет только один или очень небольшое количество витков первичной обмотки. Первичная обмотка может быть просто проводником или шиной, помещенной в полый сердечник (как показано на рисунке). Вторичная обмотка имеет большое количество витков, точно намотанных для определенного соотношения витков. Таким образом, трансформатор тока увеличивает (увеличивает) напряжение при понижении (понижении) тока.
Теперь вторичный ток измеряется с помощью амперметра переменного тока.Передаточное число трансформатора N _P / N _S = I _S / I _P

Одно из распространенных применений трансформатора тока — «Цифровые клещи».
Как правило, трансформаторов тока выражаются в соотношении первичного и вторичного тока. ТТ 100: 5 будет означать вторичный ток 5 ампер, когда первичный ток равен 100 ампер. Номинальный ток вторичной обмотки обычно составляет 5 ампер или 1 ампер, что совместимо со стандартными измерительными приборами.

Трансформатор потенциала (PT)

Трансформаторы напряжения также известны как трансформаторы напряжения , и в основном они представляют собой понижающие трансформаторы с чрезвычайно точным передаточным числом. Трансформаторы потенциала понижают напряжение с высокой величины до более низкого напряжения, которое можно измерить с помощью стандартного измерительного прибора. Эти трансформаторы имеют большое количество витков первичной обмотки и меньшее количество витков вторичной обмотки.
Трансформатор напряжения обычно выражается отношением первичного к вторичному напряжению.Например, PT 600: 120 будет означать, что напряжение на вторичной обмотке составляет 120 вольт, когда первичное напряжение составляет 600 вольт.

Поставщики и ресурсы беспроводной связи RF

О компании RF Wireless World

Сайт RF Wireless World является домом для поставщиков и ресурсов радиочастотной и беспроводной связи.
На сайте представлены статьи, руководства, поставщики, терминология, исходный код (VHDL, Verilog, MATLAB, Labview), тестирование и измерения,
калькуляторы, новости, книги, загрузки и многое другое.

Сайт RF Wireless World охватывает ресурсы по различным темам, таким как RF, беспроводная связь, vsat, спутник, радар, волоконная оптика, микроволновая печь, wimax, wlan, zigbee,
LTE, 5G NR, GSM, GPRS, GPS, WCDMA, UMTS, TDSCDMA, Bluetooth, Lightwave RF, z-wave, Интернет вещей (IoT), M2M, Ethernet и т. Д.
Эти ресурсы основаны на стандартах IEEE и 3GPP. В нем также есть академический раздел, который охватывает колледжи и университеты по инженерным дисциплинам и MBA.

Статьи о системах на основе Интернета вещей

Система обнаружения падений для пожилых людей на основе Интернета вещей : В статье рассматривается архитектура системы обнаружения падений, используемой для пожилых людей.В нем упоминаются преимущества или преимущества системы обнаружения падений Интернета вещей.
Читать дальше➤
Также обратитесь к другим статьям о системах на основе Интернета вещей следующим образом:
• Система очистки туалетов самолета.
• Система измерения столкновений
• Система отслеживания скоропортящихся продуктов и овощей
• Система помощи водителю
• Система умной торговли
• Система мониторинга качества воды.
• Система Smart Grid
• Система умного освещения на базе Zigbee
• Умная система парковки на базе Zigbee
• Система умной парковки на основе LoRaWAN

RF Статьи о беспроводной связи

В этом разделе статей представлены статьи о физическом уровне (PHY), уровне MAC, стеке протоколов и сетевой архитектуре на основе WLAN, WiMAX, zigbee, GSM, GPRS, TD-SCDMA, LTE, 5G NR, VSAT, Gigabit Ethernet на основе IEEE / 3GPP и т. Д. .стандарты.
Он также охватывает статьи, связанные с испытаниями и измерениями, по тестированию на соответствие, используемым для тестов на соответствие устройств RF / PHY. УКАЗАТЕЛЬ СТАТЬИ ДЛЯ ССЫЛКИ >>.

Физический уровень 5G NR : Обработка физического уровня для канала 5G NR PDSCH и канала 5G NR PUSCH рассмотрена поэтапно.
Это описание физического уровня 5G соответствует спецификациям физического уровня 3GPP.

Читать дальше➤

Основы повторителей и типы повторителей :
В нем объясняются функции различных типов ретрансляторов, используемых в беспроводных технологиях.Читать дальше➤

Основы и типы замирания : В этой статье рассматриваются мелкомасштабные замирания, крупномасштабные замирания, медленные, быстрые и т. Д., Используемые в беспроводной связи.
Читать дальше➤

Архитектура сотового телефона 5G : В этой статье рассматривается блок-схема сотового телефона 5G с внутренними модулями 5G.
Архитектура сотового телефона.
Читать дальше➤

Основы помех и типы помех: В этой статье рассматриваются помехи в соседнем канале, помехи в совмещенном канале,
Электромагнитные помехи, ICI, ISI, световые помехи, звуковые помехи и т. Д.Читать дальше➤

5G NR Раздел

В этом разделе рассматриваются функции 5G NR (New Radio), нумерология, диапазоны, архитектура, развертывание, стек протоколов (PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC) и т. Д.
5G NR Краткий указатель ссылок >>
• Мини-слот 5G NR
• Часть полосы пропускания 5G NR
• 5G NR CORESET
• Форматы DCI 5G NR
• 5G NR UCI
• Форматы слотов 5G NR
• IE 5G NR RRC
• 5G NR SSB, SS, PBCH
• 5G NR PRACH
• 5G NR PDCCH
• 5G NR PUCCH
• Эталонные сигналы 5G NR
• 5G NR m-последовательность
• Золотая последовательность 5G NR
• 5G NR Zadoff Chu Sequence
• Физический уровень 5G NR
• Уровень MAC 5G NR
• Уровень 5G NR RLC
• Уровень 5G NR PDCP

Учебные пособия по беспроводным технологиям

В этом разделе рассматриваются обучающие материалы по радиочастотам и беспроводной связи.Он охватывает учебные пособия по таким темам, как
сотовая связь, WLAN (11ac, 11ad), wimax, bluetooth, zigbee, zwave, LTE, DSP, GSM, GPRS,
GPS, UMTS, CDMA, UWB, RFID, радар, VSAT, спутник, WLAN, волновод, антенна, фемтосота, тестирование и измерения, IoT и т. Д.
См. УКАЗАТЕЛЬ >>

Учебное пособие по 5G — В этом руководстве по 5G также рассматриваются следующие подтемы по технологии 5G:
Учебное пособие по основам 5G
Частотные диапазоны
руководство по миллиметровым волнам
Волновая рама 5G мм
Зондирование волнового канала 5G мм
4G против 5G
Испытательное оборудование 5G
Сетевая архитектура 5G
Сетевые интерфейсы 5G NR
канальное зондирование
Типы каналов
5G FDD против TDD
Разделение сети 5G NR
Что такое 5G NR
Режимы развертывания 5G NR
Что такое 5G TF

В этом учебном пособии GSM рассматриваются основы GSM, сетевая архитектура, сетевые элементы, системные спецификации, приложения,
Типы пакетов GSM, структура или иерархия кадров GSM, логические каналы, физические каналы,
Физический уровень GSM или обработка речи, вход в сеть мобильного телефона GSM, установка вызова или процедура включения питания,
MO-вызов, MT-вызов, VAMOS, AMR, MSK, модуляция GMSK, физический уровень, стек протоколов, основы работы с мобильным телефоном,
Планирование RF, нисходящая линия связи PS и восходящая линия связи PS.
➤Подробнее.

LTE Tutorial , охватывающий архитектуру системы LTE, охватывающий основы LTE EUTRAN и LTE Evolved Packet Core (EPC).
Он обеспечивает связь с обзором системы LTE, радиоинтерфейсом LTE, терминологией LTE, категориями LTE UE, структурой кадра LTE, физическим уровнем LTE,
Стек протоколов LTE, каналы LTE (логические, транспортные, физические), пропускная способность LTE, агрегация несущих LTE, передача голоса по LTE, расширенный LTE,
Поставщики LTE и LTE vs LTE продвинутые.➤Подробнее.

RF Technology Stuff

Эта страница мира беспроводной радиосвязи описывает пошаговое проектирование преобразователя частоты радиочастоты на примере преобразователя RF UP диапазона 70 МГц в диапазон C.
для микрополосковой платы с использованием дискретных радиочастотных компонентов, а именно. Смесители, гетеродин, MMIC, синтезатор, опорный генератор OCXO,
колодки аттенюатора. ➤Подробнее.
➤Проектирование и разработка радиочастотного трансивера
➤Конструкция радиочастотного фильтра
➤Система VSAT
➤Типы и основы микрополосковой печати
➤ОсновыWaveguide

Секция испытаний и измерений

В этом разделе рассматриваются контрольно-измерительные ресурсы, испытательное и измерительное оборудование для тестирования DUT на основе
Стандарты WLAN, WiMAX, Zigbee, Bluetooth, GSM, UMTS, LTE.УКАЗАТЕЛЬ испытаний и измерений >>
➤Система PXI для T&M.
➤ Генерация и анализ сигналов
➤Измерения слоя PHY
➤Тест устройства на соответствие WiMAX
➤ Тест на соответствие Zigbee
➤Тест на соответствие LTE UE
➤Тест на соответствие TD-SCDMA

Волоконно-оптическая технология

Оптоволоконный компонент , основы, включая детектор, оптический соединитель, изолятор, циркулятор, переключатели, усилитель,
фильтр, эквалайзер, мультиплексор, разъемы, демультиплексор и т. д.Эти компоненты используются в оптоволоконной связи.
Оптические компоненты INDEX >>
➤Учебное пособие по оптоволоконной связи
➤APS в SDH
➤SONET основы
➤SDH Каркасная конструкция
➤SONET против SDH

Поставщики и производители беспроводных радиочастотных устройств

Сайт RF Wireless World охватывает производителей и поставщиков различных радиочастотных компонентов, систем и подсистем для ярких приложений,
см. ИНДЕКС поставщиков >>.

Поставщики радиочастотных компонентов, включая радиочастотный изолятор, радиочастотный циркулятор, радиочастотный смеситель, радиочастотный усилитель, радиочастотный адаптер, радиочастотный разъем, радиочастотный модулятор, радиочастотный трансивер, PLL, VCO, синтезатор, антенну, генератор, делитель мощности, сумматор мощности, фильтр, аттенюатор, диплексор, дуплексер, микросхема резистора, микросхема конденсатора, индуктор микросхемы, ответвитель, оборудование ЭМС, программное обеспечение для проектирования радиочастот, диэлектрический материал, диод и т.Производители радиокомпонентов >>
➤Базовая станция LTE
➤RF Циркулятор
➤RF Изолятор
➤Кристаллический осциллятор

MATLAB, Labview, встроенные исходные коды

Раздел исходного кода RF Wireless World охватывает коды, связанные с языками программирования MATLAB, VHDL, VERILOG и LABVIEW.
Эти коды полезны для новичков в этих языках.
ИНДЕКС ИСХОДНОГО КОДА >>
➤3-8 декодер кода VHDL
➤Код MATLAB для дескремблера
➤32-битный код ALU Verilog
➤T, D, JK, SR триггеры labview коды

* Общая информация о здоровье населения *

Выполните эти пять простых действий, чтобы остановить коронавирус (COVID-19).
СДЕЛАЙТЕ ПЯТЬ
1. РУКИ: часто мойте их.
2. КОЛЕНО: Откашляйтесь.
3. ЛИЦО: не трогайте его
4. НОГИ: держитесь на расстоянии более 3 футов (1 м) друг от друга.
5. ЧУВСТВОВАТЬ: Болен? Оставайся дома

Используйте технологию отслеживания контактов >>, соблюдайте >> рекомендации по социальному дистанцированию и
установить систему видеонаблюдения >>
чтобы спасти сотни жизней.
Использование концепции телемедицины стало очень популярным в
таким странам, как США и Китай, чтобы остановить распространение COVID-19, поскольку это заразное заболевание.

RF Калькуляторы и преобразователи беспроводной связи

Раздел «Калькуляторы и преобразователи» охватывает ВЧ-калькуляторы, беспроводные калькуляторы, а также преобразователи единиц измерения.
Сюда входят такие беспроводные технологии, как GSM, UMTS, LTE, 5G NR и т. Д.
СПРАВОЧНЫЕ КАЛЬКУЛЯТОРЫ Указатель >>.
➤ Калькулятор пропускной способности 5G NR
➤5G NR ARFCN против преобразования частоты
➤Калькулятор скорости передачи данных LoRa
➤LTE EARFCN для преобразования частоты
➤ Калькулятор антенн Яги
➤ Калькулятор времени выборки 5G NR

IoT-Интернет вещей Беспроводные технологии

Раздел IoT охватывает беспроводные технологии Интернета вещей, такие как WLAN, WiMAX, Zigbee, Z-wave, UMTS, LTE, GSM, GPRS, THREAD, EnOcean, LoRa, SIGFOX, WHDI, Ethernet,
6LoWPAN, RF4CE, Bluetooth, Bluetooth Low Power (BLE), NFC, RFID, INSTEON, X10, KNX, ANT +, Wavenis, Dash7, HomePlug и другие.Он также охватывает датчики Интернета вещей, компоненты Интернета вещей и компании Интернета вещей.
См. Главную страницу IoT >> и следующие ссылки.
➤ НИТЬ
➤EnOcean
➤Учебник по LoRa
➤Учебник по SIGFOX
➤WHDI
➤6LoWPAN
➤Zigbee RF4CE
➤NFC
➤Lonworks
➤CEBus
➤UPB

СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ

RF Wireless Учебники

Различные типы датчиков

Поделиться страницей

Перевести страницу

Электрические датчики: трансформаторы напряжения (ТТ) и трансформаторы тока (ТТ) | Системы измерения и контроля электроэнергии

Две «переменные процесса», на которые мы больше всего полагаемся в области электрических измерений и управления, — это напряжение и ток .По этим первичным переменным мы можем определить импеданс, реактивное сопротивление, сопротивление, а также обратные величины этих величин (проводимость, проводимость и проводимость).

Другие датчики, более общие для общих измерений процесса, такие как температура, давление, уровень и расход, также используются в электроэнергетических системах, но их описания в других главах этой книги достаточно, чтобы избежать повторения в этой главе.

Два распространенных типа электрических датчиков, используемых в электроэнергетике: трансформаторы напряжения (PT) и трансформаторы тока (CT).Это электромагнитные трансформаторы с прецизионным передаточным числом, используемые для понижения высоких напряжений и больших токов до более разумных уровней для использования панельных приборов для приема, отображения и / или обработки.

Трансформаторы потенциала

Электроэнергетические системы обычно работают при опасно высоком напряжении. Было бы непрактично и небезопасно подключать приборы, монтируемые на панели, непосредственно к проводникам энергосистемы, если напряжение этой энергосистемы превышает несколько сотен вольт.По этой причине мы должны использовать специальный тип понижающего трансформатора, называемый трансформатором потенциала , чтобы уменьшить и изолировать высокое линейное напряжение системы питания до уровней, безопасных для ввода панельных приборов.

Здесь показана простая диаграмма, иллюстрирующая, как высокое фазное и линейное напряжение трехфазной системы питания переменного тока может быть измерено низковольтными вольтметрами с использованием понижающих трансформаторов напряжения:

Трансформаторы потенциала в электроэнергетике обычно называют блоками «PT».Следует отметить, что термин «трансформатор напряжения» и связанное с ним сокращение VT становятся популярными как замена «трансформатору напряжения» и PT.

При включении вольтметра, который, по сути, является разомкнутой цепью (очень высоким сопротивлением), ПТ действует как источник напряжения для приемного прибора, посылая на этот прибор сигнал напряжения, пропорциональный напряжению энергосистемы.

На следующей фотографии показан трансформатор напряжения, измеряющий напряжение между фазой и землей в трехфазной системе распределения электроэнергии.Нормальное фазное напряжение в этой системе составляет 7,2 кВ (трехфазное линейное напряжение 12,5 кВ), а нормальное вторичное напряжение ПТ составляет 120 вольт, что требует соотношения 60: 1 (как показано на стороне трансформатора):

Любое выходное напряжение этого ПТ будет составлять \ (1 \ более 60 \) от фактического фазного напряжения, что позволяет панельным приборам безопасно и эффективно считывать точно масштабированную часть фазного напряжения 7,2 кВ (типичное). Например, вольтметр, установленный на панели, имел бы шкалу, показывающую 7200 вольт, когда его фактическое входное напряжение на клеммах составляло всего 120 вольт.Это аналогично показывающему измерителю 4–20 мА со шкалой, обозначенной в единицах «PSI» или «Градусы Цельсия», поскольку аналоговый сигнал 4–20 мА просто представляет собой некоторую другую физическую переменную, измеряемую датчиком процесса. Здесь физической переменной, воспринимаемой трансформатором напряжения, по-прежнему является напряжение, только с соотношением 60: 1 больше, чем то, что получает прибор, установленный на панели. Подобно стандарту аналогового сигнала 4–20 мА постоянного тока, широко распространенному в обрабатывающей промышленности, 115 или 120 вольт является стандартным выходным напряжением трансформатора напряжения, используемым в электротехнической промышленности для представления нормального напряжения энергосистемы.

На следующей фотографии показан комплект из трех ТТ, используемых для измерения напряжения на шине подстанции 13,8 кВ. Обратите внимание на то, как каждый из этих трансформаторов снабжен двумя высоковольтными изолированными клеммами для измерения междуфазного (линейного) напряжения, а также между фазой и землей:

Здесь представлена ​​еще одна фотография трансформаторов напряжения, на которой показаны три больших трансформатора напряжения, используемых для точного изменения фазных напряжений на землю для каждой фазы системы 230 кВ (линейное напряжение 230 кВ, фазное напряжение 133 кВ) вплоть до 120 вольт. для панельных приборов к контролю:

Свободно свисающий провод соединяет одну сторону первичной обмотки каждого трансформатора тока с соответствующим фазным проводом шины 230 кВ.Другой вывод первичной обмотки каждого СТ подключается к общей нейтральной точке, образуя массив трансформаторов СТ, соединенных звездой. Клеммы вторичной обмотки этих ПТ подключаются к двухпроводным экранированным кабелям, передающим сигналы 120 В обратно в диспетчерскую, где они заканчиваются на различных приборах. Эти экранированные кабели проходят через подземный канал для защиты от погодных условий.

Как и в предыдущем PT, стандартное выходное напряжение этих больших PT составляет 120 вольт, что соответствует соотношению витков трансформатора около 1100: 1.Это стандартизованное выходное напряжение 120 вольт позволяет использовать ПТ любого производителя с приемными приборами любого производства, так же как стандарт 4-20 мА для аналоговых промышленных приборов обеспечивает «совместимость» между марками и моделями различных производителей.

Особой формой измерительного трансформатора, используемого в системах с очень высоким напряжением, является трансформатор напряжения с емкостной связью или CCVT. В этих чувствительных устройствах используется последовательно соединенный набор конденсаторов, делящих напряжение линии электропередачи до меньшего количества, прежде чем оно будет понижено электромагнитным трансформатором.Здесь представлена ​​упрощенная схема CCVT вместе с фотографией трех CCVT, расположенных на подстанции:

Трансформаторы тока

По тем же причинам, по которым необходимо использовать измерительные трансформаторы напряжения (напряжения), мы также видим использование трансформаторов тока для снижения высоких значений тока и изоляции высоких значений напряжения между проводниками системы электроснабжения и панельными приборами.

Здесь показана простая диаграмма, иллюстрирующая, как линейный ток трехфазной системы питания переменного тока может быть измерен слаботочным амперметром с использованием трансформатора тока:

При включении амперметра, что, по сути, является коротким замыканием (очень низкое сопротивление), трансформатор тока ведет себя как источник тока для приемного прибора, посылая на этот прибор токовый сигнал, пропорциональный силе тока в сети.

Обычно трансформатор тока состоит из железного тороида, выполняющего роль сердечника трансформатора. Этот тип ТТ не имеет первичной «обмотки» в обычном понимании этого слова, а использует сам линейный провод в качестве первичной обмотки. Линейный провод, проходящий один раз через центр тороида, функционирует как первичная обмотка трансформатора с ровно 1 «витком». Вторичная обмотка состоит из нескольких витков проволоки, намотанной вокруг тороидального магнитопровода:

На виде конструкции трансформатора тока показано наматывание вторичных витков вокруг тороидального магнитопровода таким образом, что вторичный проводник остается параллельным первичному (силовому) проводнику для хорошей магнитной связи:

С силовым проводом, служащим одновитковой обмоткой, несколько витков вторичного провода вокруг тороидального сердечника ТТ делают его функцией повышающего трансформатора по напряжению и понижающего трансформатора с относительно тока.Коэффициент трансформации трансформатора тока обычно определяется как отношение полного линейного тока проводника к 5 ампер, что является стандартным выходным током для силовых трансформаторов тока. Следовательно, трансформатор тока с соотношением 100: 5 выдает 5 ампер, когда силовой проводник несет 100 ампер.

Соотношение витков трансформатора тока предполагает опасность, достойную внимания: если вторичная обмотка трансформатора тока под напряжением когда-либо разомкнута, она может выработать чрезвычайно высокое напряжение, пытаясь протолкнуть ток через воздушный зазор этой разомкнутой цепи. .Вторичная обмотка ТТ, находящаяся под напряжением, действует как источник тока, и, как и все источники тока, она будет развивать настолько большой потенциал (напряжение), насколько это возможно при разомкнутой цепи. Учитывая возможность высокого напряжения энергосистемы, контролируемой трансформатором тока, и соотношение витков трансформатора тока с большим количеством витков во вторичной обмотке, чем в первичной, способность трансформатора тока работать как повышающий трансформатор представляет собой значительную опасность.

Как и любой другой источник тока, короткое замыкание на выходе ТТ не представляет опасности.Только обрыв цепи представляет опасность повреждения. По этой причине цепи трансформатора тока часто оснащаются закорачивающими перемычками и / или закорачивающими выключателями , которые позволяют техническим специалистам выполнить короткое замыкание вторичной обмотки трансформатора тока перед отключением любых других проводов в цепи. В последующих подразделах эта тема будет рассмотрена более подробно.

Трансформаторы тока производятся в широком диапазоне размеров для различных применений. Вот фотография трансформатора тока с табличкой «паспортная табличка» со всеми соответствующими спецификациями.На этой паспортной табличке коэффициент тока указан как «100/5», что означает, что этот трансформатор тока будет выдавать ток 5 ампер, когда через силовой провод, проходящий через центр тороида, протекает 100 ампер:

Черно-белая пара проводов, выходящая из этого трансформатора тока, передает сигнал переменного тока от 0 до 5 ампер на любой контрольный прибор, масштабированный до этого диапазона. Этот прибор будет видеть \ (1 \ более 20 \) (т.е. \ (5 \ более 100 \)) тока, протекающего через силовой провод.

На следующих фотографиях противопоставляются два разных стиля трансформаторов тока: один с «окном», через которое может быть пропущен любой проводник, а другой со специальной шиной, закрепленной через центр, к которой проводники присоединяются с обоих концов.Оба стиля обычно используются в электроэнергетике и работают одинаково:

Вот фотография некоторых гораздо более крупных трансформаторов тока, предназначенных для установки внутри «вводов» большого автоматического выключателя, хранящихся на деревянном поддоне:

Установленные трансформаторы тока выглядят как цилиндрические выступы у основания каждого изолятора высоковольтного выключателя. На этой фотографии показан гибкий кабелепровод, идущий к трансформатору тока с каждым вводом, по которому вторичные сигналы слаботочного трансформатора тока передаются к клеммной колодке внутри панели на правом конце выключателя:

Сигналы от вводов трансформаторов тока на выключателе могут быть подключены к устройствам защитного реле для отключения выключателя в случае любого ненормального состояния.Если не используются, вторичные клеммы ТТ просто закорачиваются на панели.

Здесь показан комплект из трех очень больших трансформаторов тока, предназначенных для установки на вводы силового трансформатора высокого напряжения. Каждый из них имеет текущий коэффициент понижения от 600 до 5:

.

На этой следующей фотографии мы видим крошечный трансформатор тока, предназначенный для измерения слабого тока, закрепленный на проводе, по которому проходит ток всего несколько ампер. Этот конкретный трансформатор тока сконструирован таким образом, что он может быть закреплен на существующем проводе для временных тестовых целей, а не является сплошным тороидом, через который провод должен быть пропущен через него для более постоянной установки:

Коэффициент этого трансформатора тока 3000: 1 понижает сигнал переменного тока с 5 А до 1.667 мА переменного тока.

На этой последней фотографии показан трансформатор тока, используемый для измерения линейного тока в распределительном устройстве подстанции 500 кВ. Настоящая катушка трансформатора тока расположена внутри красного корпуса в верхней части изолятора, где проходит силовой провод. Высокий изолятор обеспечивает необходимое разделение между проводником и землей внизу, чтобы предотвратить «скачок» высокого напряжения на землю по воздуху:

Полярность трансформатора

Важной характеристикой для идентификации трансформаторов в энергосистемах — как силовых трансформаторов, так и измерительных трансформаторов — является полярность .Сначала может показаться неуместным говорить о «полярности», когда мы знаем, что имеем дело с переменными напряжениями и токами , но на самом деле под этим словом подразумевается фазировка . Когда несколько силовых трансформаторов соединены между собой для разделения нагрузки или для формирования трехфазной трансформаторной решетки из трех однофазных трансформаторных блоков, очень важно, чтобы фазовые соотношения между обмотками трансформатора были известны и четко обозначены. Кроме того, нам необходимо знать фазовое соотношение между первичной и вторичной обмотками (катушками) измерительного трансформатора, чтобы правильно подключить его к принимающему прибору, например, к защитному реле.Для некоторых инструментов, таких как простые индикаторные измерители, полярность (фазировка) не важна. Для других приборов, сравнивающих фазовые отношения двух или более сигналов, полученных от измерительных трансформаторов, правильная полярность (фазировка) имеет решающее значение.

Маркировка полярности для любого трансформатора может быть обозначена несколькими различными способами:

Обозначения следует интерпретировать с точки зрения полярности напряжения , а не тока. Чтобы проиллюстрировать использование «испытательной схемы», подающей кратковременный импульс постоянного тока на трансформатор от небольшой батареи:

Обратите внимание, как на вторичной обмотке трансформатора возникает падение напряжения той же полярности, что и на первичную обмотку импульсом постоянного тока: как для первичной, так и для вторичной обмоток стороны с точками имеют одинаковый положительный потенциал.

Если аккумулятор перевернуть и испытание будет выполнено снова, сторона каждой обмотки трансформатора, отмеченная точкой, будет отрицательной:

Если мы поменяем местами подключение вторичной обмотки к резистору и восстановим все напряжения и токи, мы увидим, что точка полярности всегда представляет общий потенциал напряжения, независимо от полярности источника:

Следует отметить, что в этом методе тестирования батареи и переключателя должна использоваться батарея низкого напряжения, чтобы избежать остаточного магнетизма в сердечнике трансформатора.Одиночная 9-вольтовая сухая батарея хорошо работает с чувствительным измерителем.

Трансформаторы с несколькими вторичными обмотками действуют одинаково, при этом маркировка полярности каждой вторичной обмотки имеет ту же полярность, что и любая другая обмотка:

Еще раз подчеркнем этот важный момент: точки полярности трансформатора всегда относятся к напряжению, а не к току. Полярность напряжения на обмотке трансформатора всегда будет соответствовать полярности любой другой обмотки того же трансформатора по отношению к точкам.Однако направление тока через обмотку трансформатора зависит от того, работает ли данная обмотка в качестве источника или нагрузки . Вот почему во всех предыдущих примерах видно, что токи идут в противоположных направлениях (в точку, из точки) от первичной к вторичной, а полярности напряжения соответствуют точкам. Первичная обмотка трансформатора работает как нагрузка (ток обычного протока, протекающий через положительный вывод), в то время как его вторичная обмотка функционирует как источник (ток обычного протока, вытекающий из положительного вывода).

Полярность трансформатора очень важна в электроэнергетике, поэтому были введены термины для обозначения разной полярности обмоток трансформатора. Если точки полярности для первичной и вторичной обмоток лежат на одной и той же физической стороне трансформатора, это означает, что первичная и вторичная обмотки намотаны в одном направлении вокруг сердечника, и это называется вычитающим трансформатором . Если точки полярности расположены на противоположных сторонах трансформатора, это означает, что первичная и вторичная обмотки намотаны в противоположных направлениях, и это называется добавочным трансформатором .Термины «аддитивный» и «вычитающий» имеют большее значение, когда мы рассматриваем эффекты каждой конфигурации в заземленной системе питания переменного тока. Следующие примеры показывают, как напряжения могут складываться или вычитаться в зависимости от фазового соотношения первичной и вторичной обмоток трансформатора:

Трансформаторы, работающие при высоком напряжении, обычно проектируются с вычитающей ориентацией обмоток просто для минимизации диэлектрического напряжения, возникающего на изоляции обмоток от межобмоточных напряжений.Измерительные трансформаторы (ТТ и ТТ) по соглашению всегда вычитающие.

Когда три однофазных трансформатора соединены между собой, образуя батарею трехфазных трансформаторов, полярность обмоток должна быть правильно сориентирована. Обмотки в сети треугольником должны быть подключены таким образом, чтобы отметки полярности двух обмоток не совпадали друг с другом. Изогнутые стрелки нарисованы рядом с каждой обмоткой, чтобы подчеркнуть соотношение фаз:

Обмотки в звездообразной сети должны быть подключены таким образом, чтобы все метки полярности были обращены в одном направлении по отношению к центру звезды (обычно все метки полярности были направлены от центра):

Несоблюдение этих фазовых соотношений в группе силовых трансформаторов может привести к катастрофическому отказу, как только трансформаторы будут под напряжением!

На следующей фотографии показана схема большого силового трансформатора электросети, оборудованного несколькими трансформаторами тока, постоянно установленными в проходных изоляторах (местах, в которых силовые проводники проходят через стальной кожух блока силового трансформатора).Обратите внимание на сплошные черные квадраты, обозначающие одну сторону каждой вторичной обмотки ТТ, а также одну сторону каждой первичной и вторичной обмоток в этом трехфазном силовом трансформаторе. Сравнивая расположение этих черных квадратов, мы можем сказать, что все трансформаторы тока, а также сам силовой трансформатор намотаны как вычитающих устройств:

Здесь можно увидеть пример важности маркировки полярности для подключения измерительных трансформаторов, где пара трансформаторов тока с равным передаточным числом соединена параллельно для управления общим прибором, который должен измерять разность в токе. вход и выход из груза:

Правильно подключенный, как показано выше, измеритель в центре схемы регистрирует только разность в выходном токе двух трансформаторов тока.Если ток в нагрузке точно равен току на выходе из нагрузки (что должно быть) и два трансформатора тока точно согласованы по соотношению витков, измеритель получит нулевой чистый ток. Если, однако, в нагрузке возникает замыкание на землю, в результате чего больше тока поступает, чем выходит из нее, то дисбаланс токов ТТ будет регистрироваться измерителем и, таким образом, указывать на состояние неисправности в нагрузке.

Давайте предположим, однако, что техник по ошибке подключил один из этих блоков CT задом наперед.Если мы рассмотрим получившуюся схему, мы увидим, что измеритель теперь определяет сумму линейных токов, а не разницу , как должно:

Это приведет к тому, что измеритель будет ложно показывать дисбаланс тока в нагрузке, когда его нет.

Безопасность измерительного трансформатора

Трансформаторы напряжения (ТН или ТН) имеют тенденцию вести себя как источники напряжения по отношению к приборам измерения напряжения, которыми они управляют: выходной сигнал ТН должен быть пропорциональным представлением напряжения энергосистемы.Напротив, трансформаторы тока (ТТ), как правило, ведут себя как источники тока по отношению к приборам измерения тока, которыми они управляют: выходной сигнал ТТ должен быть пропорциональным представлением тока энергосистемы. На следующих схематических диаграммах показано, как должны вести себя ТТ и ТТ при закупке соответствующих инструментов:

В соответствии с этим принципом трансформаторов тока как источников напряжения и трансформаторов тока как источников тока, вторичная обмотка трансформатора тока не должна быть короткозамкнута, а вторичная обмотка трансформатора тока не должна быть разомкнута! Короткое замыкание вторичной обмотки PT может привести к возникновению опасного количества тока в цепи, поскольку PT будет пытаться поддерживать значительное напряжение на очень низком сопротивлении.Разрыв вторичной обмотки ТТ может привести к возникновению опасного напряжения между клеммами вторичной обмотки, поскольку ТТ будет пытаться пропустить значительный ток через очень высокое сопротивление.

Вот почему вы никогда не увидите предохранителей во вторичной цепи трансформатора тока. Такой плавкий предохранитель, когда он перегорел, представлял бы большую опасность для жизни и имущества, чем замкнутая цепь с любым током, который мог бы собрать трансформатор тока.

Хотя рекомендация никогда не замыкать выход ПТ имеет смысл для любого студента, изучающего электричество или электронику, который был натренирован никогда не замыкать накоротко аккумулятор или лабораторный источник питания, рекомендация никогда не размыкать цепь ТТ с питанием часто требует пояснений.Поскольку трансформаторы тока преобразуют ток, значение их выходного тока, естественно, ограничивается фиксированным соотношением линейного тока силового проводника. Другими словами, короткое замыкание вторичной обмотки ТТ , а не приведет к большему выходному току этого ТТ, чем то, что он будет выдавать на любой обычный токоизмерительный прибор! Фактически, трансформатор тока испытывает минимальную «нагрузку» при подаче питания на короткое замыкание, поскольку ему не нужно выдавать какое-либо существенное напряжение для поддержания такого количества вторичного тока.Только тогда, когда трансформатор тока вынужден выводить ток через значительный импеданс, он должен «усердно работать» (то есть выводить больше мощности), генерируя значительное вторичное напряжение вместе с вторичным током.

Скрытая опасность трансформатора тока подчеркивается анализом соотношения его первичного и вторичного витков. Одиночный проводник, пропущенный через апертуру трансформатора тока, действует как обмотка с одним витком, в то время как несколько витков провода, намотанного вокруг тороидального сердечника трансформатора тока, обеспечивают коэффициент, необходимый для понижения тока от линии питания к приемному устройству. .Однако, как знает каждый студент, изучающий трансформаторы, в то время как вторичная обмотка, имеющая больше витков провода, чем первичная обмотка , понижает ток на , тот же трансформатор, наоборот, на понижает напряжение на . Это означает, что трансформатор тока с разомкнутой цепью ведет себя как повышающий трансформатор напряжения. Учитывая тот факт, что измеряемая линия электропередачи обычно изначально имеет опасно высокое напряжение, перспектива того, что измерительный трансформатор повысит это напряжение еще выше, действительно отрезвляет.Фактически, единственный способ гарантировать, что трансформатор тока не будет выдавать высокое напряжение при питании от сети, — это поддержать его вторичную обмотку под нагрузкой с низким импедансом.

Также обязательно, чтобы все вторичные обмотки измерительного трансформатора были прочно заземлены , чтобы предотвратить возникновение опасно высокого напряжения на клеммах прибора из-за емкостной связи с силовыми проводниками. Заземление должно быть выполнено только в одной точке в каждой цепи измерительного трансформатора, чтобы предотвратить образование контуров заземления и потенциально вызвать ошибки измерения.Предпочтительным местом для этого заземления является первая точка использования, то есть клеммная колодка, устанавливаемая на приборной панели или на панели, куда попадают вторичные провода измерительного трансформатора. Если между измерительным трансформатором и приемным прибором имеются какие-либо тестовые переключатели, заземление должно быть выполнено таким образом, чтобы при размыкании тестового переключателя вторичная обмотка трансформатора не оставалась плавающей (незаземленной).

Выключатели для проверки измерительных трансформаторов

Соединения, сделанные между измерительными трансформаторами и приемными приборами, такими как монтируемые на панели счетчики и реле, должны время от времени прерываться для проведения испытаний и других функций обслуживания.Аксессуар, который часто можно увидеть в панелях силовых приборов, — это блок тестовых переключателей , состоящий из серии рубильников. Фотография испытательного блока переключателей производства ABB представлена ​​здесь:

Некоторые из этих рубильников служат для отключения трансформаторов напряжения (ТН) от приемных устройств, установленных на этой релейной панели, в то время как другие рубильники в той же группе служат для отключения трансформаторов тока (ТТ) от приемных приборов, установленных на той же панели.

Для дополнительной безопасности на блоке переключателей могут быть установлены крышки для предотвращения случайного срабатывания или электрического контакта. Некоторые крышки тестовых переключателей даже запираются на замок для дополнительной защиты от доступа.

Испытательные переключатели, используемые для отключения трансформаторов напряжения (ТП) от датчиков напряжения, представляют собой не что иное, как простые однополюсные однонаправленные (SPST) рубильники, как показано на этой схеме:

Разрыв цепи трансформатора напряжения не представляет опасности, поэтому для отключения ПТ от приемного прибора не требуется ничего особенного.

Здесь представлена ​​серия фотографий, показывающих работу одного из этих рубильников, от замкнутого (в рабочем состоянии) слева до разомкнутого (отключенного) справа:

Испытательные переключатели, используемые для отключения трансформаторов тока (ТТ) от токоизмерительных приборов, однако, должны быть специально спроектированы так, чтобы избежать размыкания цепи ТТ при отключении из-за опасности высокого напряжения, создаваемой разомкнутыми вторичными обмотками ТТ. Таким образом, испытательные переключатели ТТ предназначены для короткого замыкания на выходе ТТ перед размыканием соединения с устройством измерения тока.Это осуществляется с помощью специального рубильника перед разрывом :

Здесь представлена ​​серия фотографий, показывающих работу рубильного рубильника, от замкнутого (в рабочем состоянии) слева до закороченного (разомкнутого) справа:

Закорачивающее действие происходит на листе из пружинной стали, контактирующем с движущимся лезвием ножа в кулачковой прорези рядом с шарниром. Обратите внимание, как лист соприкасается с кулачком ножа на правой и средней фотографиях, но не на левой фотографии.Этот металлический лист соединяется с основанием рубильника, прилегающим справа (другой полюс цепи ТТ), образуя короткое замыкание между выводами ТТ, необходимое для предотвращения дуги, когда рубильник размыкает цепь на приемный прибор.

Пошаговая последовательность иллюстраций показывает, как эта закорачивающая пружина предотвращает размыкание цепи ТТ при размыкании первого переключателя:

Обычно не замыкающий переключатель в паре тестовых переключателей ТТ оснащается «тестовым разъемом», позволяющим вставить дополнительный амперметр в схему для измерения сигнала ТТ.Этот испытательный домкрат состоит из пары пластин из пружинной стали, контактирующих друг с другом в середине размаха рубильника. Когда рубильник находится в разомкнутом положении, металлические листы продолжают обеспечивать непрерывность после разомкнутого рубильника. Однако, когда специальный штекер адаптера амперметра вставляется между пластинами, раздвигая их, цепь разрывается, и ток должен течь через два штыря тестового штекера (и в тестовый амперметр, подключенный к этому штекеру).

Пошаговая последовательность иллюстраций показывает, как тестовое гнездо поддерживает целостность разомкнутого рубильника, а затем позволяет вставить тестовый щуп и амперметр, не разрывая цепь ТТ:

При использовании такого испытательного щупа ТТ необходимо тщательно проверить электрическую целостность амперметра и измерительных проводов перед тем, как вставлять щуп в испытательные гнезда.Если случится «обрыв» где-либо в цепи амперметра / вывода, опасная дуга разовьется в точке «обрыва» в момент, когда испытательный щуп раздвигает металлические пластины испытательного разъема! Всегда помните, что находящийся под напряжением трансформатор тока опасен при разомкнутой цепи, поэтому ваша личная безопасность зависит от постоянного поддержания непрерывности электрической цепи в цепи трансформатора тока.

На этой фотографии крупным планом показан замкнутый испытательный выключатель ТТ, оборудованный испытательным домкратом, при этом пружинные листы домкрата видны как пара структур в форме «обруча», обрамляющих лезвие среднего рубильника:

В дополнение к (или иногда вместо) контрольным переключателям, вторичная проводка трансформатора тока часто проходит через специальные «закорачивающие» клеммные колодки.Эти специальные клеммные колодки имеют металлическую «перемычку», проходящую по центру, через которую можно вставить винты для зацепления с проводными клеммами ниже. Любые клеммы, соединенные с этим металлическим стержнем, обязательно будут уравновешены друг с другом. Один винт всегда вставляется в шину, входящую в клемму заземления на клеммной колодке, таким образом, заземляя всю шину. Дополнительные винты, вставленные в эту шину, прижимают вторичные провода ТТ к потенциалу земли. Фотография такой закорачивающей клеммной колодки показана здесь, с пятью проводниками от многоскоростного (многоотводного) трансформатора тока с маркировкой от 7X1 до 7X5 , подключаемых к клеммной колодке снизу:

Эта закорачивающая клеммная колодка имеет три винта, вставленных в закорачивающую перемычку: один соединяет перемычку с клеммой заземления («G») на дальнем левом краю, другой — с проводом ТТ «7X5», а последний — для соединения к проводу ТТ «7X1».В то время как первый винт устанавливает потенциал заземления вдоль перемычки, следующие два винта образуют короткое замыкание между двумя внешними проводниками трансформатора тока с несколькими коэффициентами. Обратите внимание на зеленые «перемычки», прикрепленные к верхней стороне этой клеммной колодки, замыкающие 7X1 на 7X5 на землю, в качестве дополнительной меры безопасности для этого конкретного ТТ, который в настоящее время не используется и не подключен к какому-либо измерительному прибору.

На следующих рисунках показаны комбинации положений винтовых клемм, используемых для выборочного заземления различных проводников на трансформаторе тока с несколькими коэффициентами.На первой из этих иллюстраций показано состояние, представленное на предыдущей фотографии, когда весь трансформатор тока закорочен и заземлен:

На следующем рисунке показано, как ТТ будет использоваться на полную мощность, при этом X1 и X5 подключены к панели приборов и (только) X5 заземлен в целях безопасности:

На этом последнем рисунке показано, как ТТ будет использоваться с пониженной мощностью, с X2 и X3, подключенными к панели приборов, и (только) X3 заземленным для безопасности:

Нагрузка и точность измерительного трансформатора

Для того, чтобы измерительный трансформатор функционировал как точное измерительное устройство, ему не следует чрезмерно ставить перед собой задачу подавать мощность на нагрузку.Чтобы свести к минимуму энергопотребление измерительных трансформаторов, идеальный прибор для измерения напряжения должен потреблять нулевой ток от своего трансформатора тока, а идеальный прибор для измерения тока должен понижать нулевое напряжение на своем трансформаторе тока.

На практике трудно достичь нулевой мощности любого прибора. Каждый вольтметр действительно потребляет некоторый ток, даже небольшой. Каждый амперметр действительно немного понижает напряжение. Величина полной мощности, потребляемой любым измерительным трансформатором, соответственно называется нагрузка , и, как и все выражения полной мощности, измеряется в вольт-амперах.2_ {сигнал}) (Z_ {инструмент}) \]

Нагрузка для любого устройства или цепи, подключенной к измерительному трансформатору, может быть выражена как значение импеданса (\ (Z \)) в омах или как значение полной мощности (\ (S \)) в вольт-амперах. Точно так же сами измерительные трансформаторы обычно рассчитываются на величину нагрузки, которую они могут создавать, и при этом работать с определенным допуском точности (например, \ (\ pm \) 1% при нагрузке 2 ВА).

Возможная нагрузка трансформатора и классы точности

Потенциальные трансформаторы имеют максимальные значения нагрузки, указанные в терминах полной мощности (\ (S \), измеренной в вольт-амперах), стандартные значения нагрузки классифицируются буквенным кодом:

Стандартные классы точности для трансформаторов напряжения включают 0,3, 0,6 и 1,2, соответствующие погрешности \ (\ pm \) 0,3%, \ (\ pm \) 0,6% и \ ​​(\ pm \) 1,2% от номинальное передаточное число соответственно.Эти классы точности и нагрузки обычно объединены на одной этикетке. Таким образом, трансформатор напряжения с номиналом «0,6 МОм» имеет точность \ (\ pm \) 0,6% (этот процент понимается как точность для коэффициента передачи ) при питании нагрузки 35 вольт-ампер при ее номинальном значении (например, 120 вольт. ) выход.

Номинальная нагрузка и точность трансформатора тока

Точность трансформатора тока и нагрузки более сложны, чем номинальные параметры трансформатора тока. Основная причина этого — более широкий спектр приложений ТТ.Если трансформатор тока должен использоваться для целей измерения (т. Е. Приводных ваттметров, амперметров и других инструментов, используемых для регулирующего контроля и / или выставления счетов, где требуется высокая точность), предполагается, что трансформатор будет работать в пределах своего стандартного номинала. текущие значения. Например, трансформатор тока с соотношением 600: 5, используемый для измерения, должен редко, если вообще когда-либо, видеть значение первичного тока, превышающее 600 ампер, или вторичный ток, превышающий 5 ампер. Если текущие значения, проходящие через трансформатор тока, когда-либо превысят эти максимальные стандартные значения, влияние на регулирование или выставление счетов будет незначительным, поскольку это должны быть переходные события.Однако защитные реле предназначены для интерпретации переходных процессов в энергосистемах и реагирования на них. Если трансформатор тока должен использоваться для реле , а не для измерения, он должен надежно работать в условиях перегрузки, обычно создаваемых неисправностями энергосистемы. Другими словами, релейные приложения ТТ требуют гораздо большего динамического диапазона измерения, чем измерительные приложения. Абсолютная точность не так важна для реле, но мы должны убедиться, что ТТ будет давать достаточно точное представление о линейном токе в условиях неисправности, чтобы защитное реле (а) функционировало должным образом.Трансформаторы, даже те, которые используются для защитных реле, никогда не обнаруживают переходных процессов напряжения столь же широких, как переходные процессы тока, наблюдаемые трансформаторами тока.

Номинальные значения ТТ класса

обычно выражаются в виде процентного значения, за которым следует буква «B», за которой следует максимальная нагрузка, выраженная в омах полного сопротивления. Следовательно, трансформатор тока с классификацией измерения 0,3B1,8 демонстрирует точность \ (\ pm \) 0,3% отношения витков при питании импеданса 1,8-омметра при 100% выходном токе (обычно 5 ампер).

Класс реле

Номинальные параметры ТТ обычно принимают форму максимального напряжения , падающего на нагрузку при 20-кратном номинальном токе (т. Е. Вторичный ток 100 А для ТТ с номинальной выходной мощностью 5 А) при сохранении точности в пределах \ (\ pm \) 10% от номинального передаточного числа. Не случайно для защиты энергосистемы обычно выбираются соотношения ТТ таким образом, чтобы максимальный ожидаемый симметричный ток короткого замыкания через силовой проводник не превышал в 20 раз номинальный ток первичной обмотки ТТ.Следовательно, трансформатор тока с релейной классификацией C200 может выдавать напряжение до 200 вольт при питании своей максимальной нагрузки при номинальном токе в 20 \ (\ times \). Предполагая, что номинальный выходной ток составляет 5 ампер, 20-кратное превышение этого значения будет составлять 100 ампер, подаваемых на реле. Если падение напряжения реле при этом токе может достигать 200 вольт, это означает, что вторичная цепь ТТ может иметь значение импеданса до 2 Ом (\ (200 \ hbox {V} \ div 100 \ hbox {A } = 2 \> \ Омега \)). Таким образом, номинал релейного ТТ C200 — это просто еще один способ сказать, что он может выдерживать нагрузку до 2 Ом.

Буква «C» в примере оценки «C200» означает из расчета , что означает, что рейтинг основан на теории. В некоторых трансформаторах тока вместо этого используется буква «Т», которая означает протестировано . Эти трансформаторы тока были фактически испытаны при указанных значениях напряжения и тока, чтобы гарантировать их работоспособность в реальных условиях.

Насыщение трансформатора тока

Стоит более подробно изучить концепцию максимальной нагрузки ТТ.В идеальном мире трансформатор тока действует как источник тока для измерителя или реле, которое он питает, и, как таковой, вполне достаточно для подачи тока в короткое замыкание (полное сопротивление 0 Ом). Проблемы возникают, если мы требуем, чтобы трансформатор тока выдавал больше мощности, чем он рассчитан, что означает, что трансформатор тока вынужден пропускать ток через чрезмерное сопротивление. Во времена электромеханических счетчиков и защитных реле, когда устройства полностью питались сигналами измерительного трансформатора, нагрузка на определенные счетчики и реле могла быть весьма значительной.Современные электронные измерители и реле создают гораздо меньшую нагрузку на измерительные трансформаторы, приближаясь к идеальным условиям нулевого импеданса для входов, считывающих ток.

Напряжение, создаваемое любой индуктивностью, включая обмотки трансформатора, описывается Законом электромагнитной индукции Фарадея:

\ [V = N {d \ phi \ over dt} \]

Где,

\ (В \) = индуцированное напряжение (вольт)

\ (N \) = Количество витков провода

\ (d \ phi \ over dt \) = Скорость изменения магнитного потока (Веберов в секунду)

Следовательно, чтобы генерировать большее напряжение, трансформатор тока должен развивать в своем сердечнике более быстро изменяющийся магнитный поток.Если рассматриваемое напряжение является синусоидальным при постоянной частоте, магнитный поток также отслеживает синусоидальную функцию во времени, пики напряжения совпадают с самыми крутыми точками на форме волны потока, а точки «нуля» напряжения совпадают с пиками потока. форма волны, при которой скорость изменения магнитного потока с течением времени равна нулю:

Возложение большей нагрузки на ТТ (т. Е. Большее сопротивление, через которое должен проходить ток) означает, что ТТ должен развивать большее синусоидальное напряжение для любой заданной величины измеренного линейного тока.Это соответствует форме волны магнитного потока с более быстрым изменением скорости нарастания и спада, что, в свою очередь, означает форму волны магнитного потока с более высоким пиком (предполагая синусоидальную форму). Проблема с этим в какой-то момент заключается в том, что требуемый магнитный поток достигает таких высоких пиковых значений, что железный сердечник ТТ начинает насыщаться магнетизмом, после чего ТТ перестает вести себя линейно и больше не будет точно воспроизводить форма и величина кривой тока в линии электропередачи. Проще говоря, если мы возложим на трансформатор тока слишком большую нагрузку, он начнет выдавать искаженный сигнал, который больше не будет точно отображать линейный ток.

Тот факт, что максимальное выходное напряжение переменного тока ТТ зависит от предела магнитного насыщения его железного сердечника, становится особенно актуальным для ТТ с несколькими передаточными числами , у которых вторичная обмотка имеет более двух «ответвлений». Трансформаторы тока с несколькими передаточными числами обычно используются в качестве стационарных трансформаторов тока во вводах силовых трансформаторов, что дает конечному пользователю свободу конфигурирования своих схем измерения и защиты. Рассмотрим этот ввод распределительного трансформатора 600: 5 CT с классом точности C800:

Классификация этого ТТ «C800» основана на его способности подавать максимум 800 вольт на нагрузку , когда все его вторичные витки используются .Другими словами, его рейтинг составляет «C800» только при подключении к ответвителям X1 и X5 для полного соотношения 600: 5. Если вместо этого кто-то подключится к ответвлениям X1-X3, используя только 30 витков провода во вторичной обмотке ТТ вместо всех 120 витков, этот ТТ будет ограничен подачей 200 В на нагрузку до насыщения: такой же магнитный поток, что и может генерировать 800 вольт на 120 витках провода, может индуцировать только четверть этого напряжения на четверть числа витков в соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея (\ (V = N {d \ phi \ over dt} \ )).Таким образом, трансформатор тока следует рассматривать как блок «C200», если он подключен с соотношением сторон 150: 5.

Наличие любого постоянного тока в проводниках линии электропередачи переменного тока создает проблему для трансформаторов тока, которую можно понять только с точки зрения магнитного потока в сердечнике ТТ. Любой постоянный ток (DC) в линии электропередачи, проходящей через CT, смещает магнитное поле CT на определенную величину, заставляя CT легче насыщаться в одном полупериоде переменного тока, чем в другом. Постоянные токи никогда не поддерживаются бесконечно в энергосистемах переменного тока, но часто присутствуют в виде переходных импульсов при определенных условиях неисправности.Даже в этом случае переходные постоянные токи будут оставлять сердечники ТТ с некоторым остаточным магнитным смещением, предрасполагающим их к насыщению в будущих условиях повреждения. Способность сердечника трансформатора тока сохранять некоторый магнитный поток с течением времени называется остаточной массой .

Остаточная намагниченность сердечника трансформатора является нежелательным свойством. Его можно смягчить, сконструировав сердечник с воздушным зазором (вместо того, чтобы делать сердечник как непрерывный путь из черного металла), но это ставит под угрозу другие желательные свойства, такие как пределы насыщения (т.е. максимальное выходное напряжение). Некоторые отраслевые эксперты рекомендуют размагничивать трансформаторы тока обслуживающим персоналом в рамках ремонтных работ после сильноточного повреждения, чтобы обеспечить оптимальную производительность при возвращении системы в эксплуатацию. Размагничивание заключается в пропускании большого переменного тока через трансформатор тока с последующим медленным уменьшением величины этого переменного тока до нуля ампер. Постепенное уменьшение напряженности переменного магнитного поля от полной до нуля имеет тенденцию к хаотизации магнитных доменов в железном сердечнике, возвращая его в ненамагниченное состояние.

Какой бы ни была причина, насыщение ТТ может стать серьезной проблемой для цепей защитных реле, потому что эти реле должны надежно работать при любых переходных перегрузках по току. Чем больше ток через первичную обмотку ТТ, тем больший ток он должен выводить на защитное реле. Для любой заданной нагрузки реле (входного импеданса реле) больший токовый сигнал приводит к большему падению напряжения и, следовательно, к большей потребности ТТ в выводе управляющего напряжения.Таким образом, насыщение ТТ с большей вероятностью произойдет во время событий перегрузки по току, когда нам больше всего нужен ТТ для правильной работы. Таким образом, любой, кому поручено выбрать подходящий трансформатор тока для релейной защиты, должен тщательно рассмотреть максимальное ожидаемое значение перегрузки по току при сбоях в системе, гарантируя, что ТТ будут выполнять свою работу, одновременно управляя нагрузками, налагаемыми реле.

Испытания трансформаторов тока

Трансформаторы тока могут быть испытаны на предмет передаточного отношения и насыщения путем подачи переменного напряжения переменного тока на вторичную обмотку при одновременном контроле вторичного тока и первичного напряжения.Для обычных трансформаторов тока «оконного» типа первичная обмотка представляет собой одинарный провод, пропущенный через центральное отверстие. Идеальный трансформатор тока должен обеспечивать постоянное сопротивление источнику переменного напряжения и постоянное соотношение напряжений от входа к выходу. Реальный трансформатор тока будет демонстрировать все меньшее и меньшее сопротивление по мере того, как напряжение превышает его порог насыщения:

Идеальный трансформатор тока (без насыщения) должен отображать прямую линию. Изогнутая форма выявляет эффекты магнитного насыщения, когда в сердечнике трансформатора тока присутствует такой сильный магнетизм, что дополнительный ток приводит лишь к незначительному увеличению магнитного потока (что проявляется в падении напряжения).

Конечно, трансформатор тока никогда не запитывается от вторичной обмотки при установке и эксплуатации. Цель подачи питания на ТТ «в обратном направлении», как показано, состоит в том, чтобы избежать пропускания очень высоких токов через первичную обмотку ТТ. Однако, если имеется сильноточное испытательное оборудование, такой тест с первичным впрыском на самом деле является наиболее реалистичным способом проверки ТТ.

В следующей таблице показаны фактические значения напряжения и тока, полученные во время испытания вторичного возбуждения на реле CT класса C400 с соотношением 2000: 5.Напряжение источника было увеличено с нуля до приблизительно 600 вольт переменного тока при 60 Гц для испытания, в то время как падение вторичного напряжения и первичное напряжение были измерены. При напряжении около 575 вольт от трансформатора тока слышен «жужжащий» звук — слышимый эффект магнитного насыщения. Расчетные значения импеданса вторичной обмотки и отношения витков также показаны в этой таблице:

Как видно из этой таблицы, рассчитанный импеданс вторичной обмотки \ (Z_S \) начинает резко падать, когда вторичное напряжение превышает 500 вольт (около точки «изгиба» кривой).Расчетное отношение витков выглядит удивительно стабильным — близко к идеальному значению 400 для ТТ 2000: 5 — но следует помнить, что это соотношение рассчитывается на основе напряжения , а не тока. Поскольку в этом тесте не сравниваются первичный и вторичный токи, мы не можем увидеть влияние насыщения на способность этого ТТ к измерению тока. Другими словами, этот тест показывает, когда начинается насыщение, но не обязательно показывает, как насыщение влияет на коэффициент тока ТТ.

Разница между ТТ с соотношением сторон 2000: 5 и классификацией реле C400 и ТТ с соотношением сторон 2000: 5 с классом реле C800 заключается не в количестве витков во вторичной обмотке ТТ (\ (N \)), а в скорее количество черного металла в сердечнике ТТ. Трансформатор C800, чтобы вырабатывать более 800 вольт для удовлетворения нагрузки на реле, должен выдерживать в своем сердечнике вдвое больший магнитный поток, чем трансформатор C400, а для этого требуется магнитный сердечник в трансформаторе C800 с (как минимум) вдвое больше флюсовой способности.При прочих равных условиях, чем выше нагрузочная способность трансформатора тока, тем больше и тяжелее он должен быть из-за обхвата магнитопровода.

Сопротивление провода цепи трансформатора тока

Нагрузка, испытываемая трансформатором рабочего тока, представляет собой полное последовательное сопротивление измерительной цепи, состоящее из суммы входного сопротивления приемного прибора, полного сопротивления провода и внутреннего сопротивления вторичной обмотки самого трансформатора тока. Унаследованные электромеханические реле с их «управляющими» катушками, управляемыми токами ТТ, создают значительную нагрузку.Поскольку нагрузка, налагаемая электромеханическим реле, проистекает из работы катушки с проволокой, это полное сопротивление нагрузки является сложной величиной, имеющей как действительную (резистивную), так и мнимую (реактивную) составляющие. Современные цифровые реле с аналого-цифровыми преобразователями на их входах обычно создают чисто резистивную нагрузку на их трансформаторы тока, и эти значения нагрузки обычно намного меньше, чем нагрузка, возлагаемая на электромеханические реле.

Существенным источником нагрузки в любой цепи ТТ является сопротивление провода, по которому выходной ток ТТ идет к приемному устройству и от него.Довольно часто общее «петлевое» расстояние цепи ТТ составляет несколько сотен футов или более, если ТТ расположены в удаленных частях объекта, а защитные реле расположены в центральной диспетчерской. По этой причине важным аспектом конструкции системы защитных реле является размер (калибр) провода, чтобы гарантировать, что полное сопротивление цепи не превышает допустимую нагрузку ТТ. {(0.0 = 1 \> \ Omega \ hbox {на 1000 футов} \]

Имейте в виду, что этот результат сопротивления провода 1 Ом на 1000 футов длины относится к общей длине цепи , а не к расстоянию между ТТ и приемным прибором. Полная вторичная электрическая цепь трансформатора тока, конечно, требует двух проводов , поэтому потребуется 1000 футов провода для покрытия 500 футов расстояния между трансформатором тока и прибором. В некоторых источниках указан провод №12 AWG в качестве минимального калибра для вторичных цепей ТТ независимо от длины провода.

Пример: сечение провода цепи ТТ, простой

Практический пример поможет проиллюстрировать, как сопротивление провода играет роль в характеристиках цепи ТТ. Давайте начнем с рассмотрения трансформатора тока класса точности C400, который будет использоваться в цепи защитного реле, причем сам трансформатор тока имеет измеренное сопротивление вторичной обмотки 0,3 \ (\ Omega \) с соотношением витков 600: 5. По определению, трансформатор тока C400 — это трансформатор, способный генерировать 400 вольт на своих выводах, одновременно подавая нагрузку в 20 раз больше номинального тока.Это означает, что максимальное значение нагрузки составляет 4 Ом, поскольку это полное сопротивление, которое упадет на 400 вольт при вторичном токе 100 ампер (в 20 раз больше номинальной выходной мощности ТТ в 5 ампер):

Хотя трансформатор тока имеет класс C400, что означает, что на его выводах вырабатывается 400 вольт (максимум), на самом деле обмотка должна быть способна выдавать более 400 вольт, чтобы преодолеть падение напряжения на собственном внутреннем сопротивлении обмотки. В данном случае при сопротивлении обмотки 0.3 Ом, несущий ток 100 ампер (наихудший случай), напряжение обмотки должно составлять 430 вольт, чтобы обеспечить 400 вольт на клеммах. Это значение 430 вольт при 60 Гц с синусоидальной формой волны тока представляет собой максимальное количество магнитного потока, с которым может справиться этот сердечник ТТ при сохранении коэффициента тока в пределах \ (\ pm \) 10% от его номинального значения 600: 5. Таким образом, 430 вольт (внутри трансформатора тока) является нашим ограничивающим фактором для обмотки трансформатора тока при любом значении тока .

Этот шаг расчета максимального напряжения внутренней обмотки ТТ — не просто иллюстрация того, как определяется класс ТТ «C».Скорее, это важный шаг в любом анализе нагрузки цепи ТТ, потому что мы должны знать максимальный потенциал обмотки, которым ограничен ТТ. У кого-то может возникнуть соблазн пропустить этот шаг и просто использовать 400 В в качестве максимального напряжения на клеммах во время состояния неисправности, но это приведет к незначительным ошибкам в таком простом случае, как этот, и к гораздо более значительным ошибкам в других случаях, когда мы должны уменьшите напряжение обмотки ТТ по причинам, описанным далее в этом разделе.

Предположим, что этот ТТ будет использоваться для подачи тока на защитное реле, представляющее чисто резистивную нагрузку 0.2 Ом. Системное исследование показывает, что максимальный симметричный ток короткого замыкания составляет 10 000 ампер, что чуть ниже номинального первичного тока 20 \ (\ times \) для ТТ. Вот как будет выглядеть схема во время этого состояния неисправности, когда трансформатор тока выдает максимальное (внутреннее) напряжение 430 вольт:

Предел внутреннего напряжения трансформатора тока в 430 вольт по-прежнему остается в силе, поскольку это функция магнитной индукции сердечника, а не линейного тока. При токе повреждения энергосистемы 10 000 ампер этот трансформатор тока выдаст только 83.33 ампера, а не 100 ампер, использованных для определения классификации C400. Максимальное полное сопротивление цепи легко предсказать по закону Ома, при 430 вольт (ограничено магнитным сердечником трансформатора тока), давая 83,33 ампера (ограниченное током повреждения системы):

\ [R_ {total} = {V_W \ over I_ {fault}} = {430 \ hbox {V} \ over 83,33 \ hbox {A}} = 5,16 \> \ Omega \]

Поскольку мы знаем, что полное сопротивление в этой последовательной цепи является суммой сопротивления обмотки ТТ, сопротивления провода и нагрузки реле, мы можем легко вычислить максимальное сопротивление провода путем вычитания:

\ [R_ {total} = R_ {CT} + R_ {провод} + R_ {реле} \]

\ [R_ {wire} = R_ {total} — (R_ {CT} + R_ {реле}) \]

\ [R_ {wire} = 5.{(0,232) (12) — 2,32} = 1,59 \> \ Omega \ hbox {на 1000 футов} \]

\ [{4.66 \> \ Omega \ over 1.59 \> \ Omega / \ hbox {1000 ft}} = 2,93 \ times \ hbox {1000 ft} = 2930 \ hbox {ft} \]

Конечно, это общей длины проводника , что означает, что для двухжильного кабеля между ТТ и защитным реле максимальное расстояние будет вдвое меньше: 1465 футов.

Пример: сечение провода цепи ТТ с учетом постоянного тока

В предыдущем сценарии предполагается только ток короткого замыкания переменного тока.Реальные неисправности могут содержать значительные компоненты постоянного тока в течение коротких периодов времени, длительность этих переходных процессов постоянного тока связана с постоянной времени \ (L \ over R \) силовой цепи. Как упоминалось ранее, постоянный ток имеет тенденцию намагничивать железный сердечник трансформатора тока, предрасполагая его к магнитному насыщению. Таким образом, трансформатор тока в этих условиях не сможет генерировать полное напряжение переменного тока, возможное во время контролируемого стендового испытания (например, трансформатор тока C400 в этих условиях не сможет выдержать нагрузку до своего номинального напряжения 400 В на клеммах).Простой способ компенсировать этот эффект — снизить напряжение на обмотке ТТ на коэффициент, равный \ (1 + {X \ over R} \), причем отношение \ (X \ over R \) является реактивным сопротивлением к — коэффициент сопротивления энергосистемы в точке измерения. Снижение номинальных характеристик трансформатора обеспечивает запас прочности для наших расчетов, предполагая, что значительная часть емкости магнитного сердечника ТТ может потребляться намагничиванием постоянного тока во время определенных неисправностей, оставляя меньше магнитного «запаса» для генерации переменного напряжения.

Давайте повторим наши расчеты, предполагая, что защищаемая энергосистема теперь имеет коэффициент \ (X \ over R \), равный 14.Это означает, что наш трансформатор тока C400 (с максимальным внутренним потенциалом обмотки 430 вольт) должен быть понижен до максимального напряжения обмотки:

\ [{430 \ hbox {V} \ over {1 + {X \ over R}}}} = {430 \ hbox {V} \ over {1 + 14}} = 28,67 \ hbox {V} \]

Если мы применим это пониженное напряжение обмотки к той же цепи трансформатора тока, мы обнаружим, что его недостаточно для передачи 83,33 А через реле:

С 0,5 \ (\ Omega \) комбинированного сопротивления ТТ и реле (без сопротивления провода), напряжение на обмотке 28.67 вольт могут дать только 57,33 ампер, что намного меньше, чем нам нужно. Очевидно, что этот ТТ не сможет работать в условиях отказа, когда переходные процессы постоянного тока подталкивают его ближе к магнитному насыщению.

Обновление ТТ до другой модели, имеющей более высокий класс точности (C800) и больший коэффициент понижения тока (1200: 5), улучшит ситуацию. Предполагая, что внутреннее сопротивление обмотки этого нового ТТ составляет 0,7 Ом, мы можем рассчитать его максимальное внутреннее напряжение обмотки следующим образом: если этот ТТ рассчитан на подачу 800 В на его клеммы при вторичном токе 100 А через 0.7 Ом внутреннего сопротивления, это должно означать, что вторичная обмотка ТТ внутренне генерирует на 70 вольт больше, чем 800 вольт на своих выводах, или 870 вольт при чисто переменном токе. Учитывая, что коэффициент \ (X \ over R \) нашей энергосистемы равен 14 для учета переходных процессов постоянного тока, это означает, что мы должны снизить напряжение внутренней обмотки трансформатора тока с 870 вольт до 15 раз меньше, или 58 вольт. Применение этого нового ТТ к предыдущему сценарию отказа:

Расчет допустимого полного сопротивления цепи с учетом улучшенного напряжения нового ТТ:

\ [R_ {total} = {V_W \ over I_ {fault}} = {58 \ hbox {V} \ over 41.67 \ hbox {A}} = 1.392 \> \ Omega \]

Еще раз, мы можем рассчитать максимальное сопротивление провода, вычтя все другие сопротивления из максимального общего сопротивления цепи:

\ [R_ {wire} = R_ {total} — (R_ {CT} + R_ {реле}) \]

\ [R_ {провод} = 1,392 \> \ Омега — (0,7 \> \ Омега + 0,2 \> \ Омега) = 0,492 \> \ Омега \]

Таким образом, мы можем иметь сопротивление проводов в этой цепи до 0,492 Ом, оставаясь в пределах номинальных значений трансформатора тока. Используя медный провод 10 AWG (с сопротивлением 1 Ом на 1000 футов), мы получаем общую длину проводника 492 фута, что составляет 246 футов расстояния между выводами CT и выводами реле.

Разница между трансформатором тока и трансформатором потенциала

Измерительные трансформаторы, такие как трансформатор тока и трансформатор напряжения (также называемый трансформатором напряжения), используются для измерительных устройств, принцип работы которых схож с трансформаторами. Трансформатор тока может понижать высокий ток до низкого, в то время как трансформатор напряжения понижает высокое напряжение до низкого для измерения цепи или распределения мощности.Оба они отделяют измерительную цепь от высоковольтной сети для защиты персонала.

Трансформатор тока

Функции трансформатора тока

• Для преобразования большого первичного тока в малый ток 1A / 5A.
• Для обеспечения током катушки измерительного прибора и реле защиты.
• Для отделения первичного напряжения от вторичного.

Принцип работы и точность измерения трансформатора тока

• Принцип работы
  Как показано на принципиальной схеме трансформатора тока, первичная обмотка состоит из одного витка или нескольких витков проводов с большим поперечным сечением, и вводится цепь, ток которой должен быть измерен.Вторичная сторона имеет большое количество витков, что может изменить большой ток в цепи на небольшой ток для измерения.
• Точность измерения
  По величине погрешности трансформатор тока можно разделить на пять классов, включая 0,2, 0,5, 1,0, 3,0 и 10 соответственно. Возьмем, к примеру, класс точности 0,5. Это означает, что погрешность отношения первичного и вторичного тока не должна превышать 0,5%.

Характеристики трансформатора тока

• Первичная обмотка установлена ​​последовательно по току.Между тем, количество витков невелико, поэтому ток в первичной обмотке полностью определяется током нагрузки тестируемой цепи, но не имеет отношения к величине вторичного тока.
• Сопротивление токовой катушки прибора, с которой соединена вторичная обмотка трансформатора тока, мало. В нормальных условиях трансформатор тока работает в состоянии, близком к состоянию короткого замыкания.

Меры предосторожности при использовании

• В целях безопасности вторичная сторона трансформатора тока должна обеспечивать надежное заземление, чтобы предотвратить попадание высокого напряжения первичной стороны на вторичную сторону после разрыва изоляции, что может привести к травмам людей.
• Первичная сторона включена в цепь последовательно. Реле или измерительный прибор вторичной стороны устанавливается последовательно.
• Соблюдайте полярность при подключении. Клеммная колодка полярности первичной и вторичной стороны индуктора тока обозначена буквенными буквами.
• Вторичная сторона индуктора тока полностью запрещает разрыв цепи.

Трансформатор потенциала (трансформатор напряжения)

Функции трансформатора напряжения

• Для пропорционального преобразования высокого напряжения в стандартное вторичное напряжение 100 В или более низкого уровня для использования защитных и измерительных устройств или инструментов.
• Для изоляции высокого напряжения от электриков с помощью трансформатора напряжения.

Принцип работы и точность измерения трансформатора тока

• Принцип работы
  На принципиальной схеме трансформатора напряжения первичная сторона напрямую подключена к измеряемой цепи высокого напряжения. Различное соотношение витков первичной и вторичной стороны можно измерить, превратив высокое напряжение в цепи в низкое.
• Точность измерения
  Преобразователь напряжения для использования в электрической системе можно разделить на три класса точности, включая 0,5, 1,0 и 3,0 соответственно. Трансформатор потенциала характеризуется определенной номинальной мощностью. Неправильно подключать слишком много приборов при использовании вторичной обмотки, чтобы не допустить, чтобы ток был слишком большим, чтобы вызвать значительное падение реактивного сопротивления утечки, что снизит точность трансформатора напряжения.

Меры предосторожности при использовании

• В целях безопасности вторичная обмотка трансформатора напряжения должна обеспечивать надежное заземление для предотвращения передачи высокого напряжения, которое может привести к травмам персонала или поломке оборудования.
• Следует обратить внимание на полярность клеммной колодки первичной и вторичной стороны, чтобы обеспечить точность измерения.
• Первичная сторона должна быть установлена ​​параллельно в цепи, а первичная сторона и вторичная сторона трансформатора напряжения должны быть установлены с предохранителем для защиты от короткого замыкания.
• Вторичная сторона трансформатора напряжения не допускает короткого замыкания. В противном случае возникнет сильное короткое замыкание (для защиты от короткого замыкания необходима установка предохранителя).

Вывод: различия между трансформатором напряжения и трансформатором тока

• Вторичная сторона трансформатора тока допускает короткое замыкание, но не обрыв. Вторичная сторона трансформатора напряжения допускает разрыв цепи, но не допускает короткого замыкания.
• По сравнению с нагрузкой на вторичной стороне, сопротивление на первичной стороне трансформатора напряжения можно не учитывать, поэтому трансформатор напряжения можно рассматривать как источник напряжения.Напротив, первичная сторона трансформатора тока имеет большое внутреннее сопротивление, что приравнивает трансформатор тока к источнику тока с бесконечно большим внутренним сопротивлением.
• Плотность магнитного потока близка к значению насыщения, когда трансформатор напряжения работает нормально; при выходе из строя трансформатора напряжения плотность магнитного потока падает. Когда трансформатор тока работает нормально, плотность магнитного потока очень высокая. Однако, когда короткое замыкание происходит с трансформатором тока, ток короткого замыкания на первичной стороне увеличивается, вызывая значительное увеличение плотности магнитного потока, которая иногда даже намного превышает значение насыщения.

Типы трансформаторов тока, характеристики, стандарты и соответствие

Целью данного исследования является понимание роли, которую играет важнейший компонент в экосистеме электроснабжения — трансформаторы тока (ТТ) . Подробно обсуждаются принципы работы КТ, различные типы КТ, их различные применения и другие важные аспекты.

Введение в трансформаторы

Рис. Знакомство с трансформаторами тока

Трансформатор — это в основном пассивное электрическое устройство, которое работает по принципу закона электромагнитной индукции Фарадея, преобразуя электрическую энергию из одного значения в другое.Трансформаторы способны увеличивать или уменьшать уровни напряжения и тока источника питания без изменения частоты источника питания или количества передаваемой электроэнергии.

Трансформатор в основном состоит из двух намотанных электрических катушек провода — первичной и вторичной. Первичный подключается к источнику питания, а вторичный — к концу подачи питания. Эти две катушки не находятся в электрическом контакте друг с другом, а вместо этого намотаны вместе вокруг общей замкнутой магнитной железной цепи, называемой сердечником.Этот сердечник из мягкого железа не является твердым, а состоит из отдельных пластин, соединенных вместе, чтобы помочь уменьшить потери сердечника. Когда переменный ток проходит через первичную катушку, в сердечнике индуцируется магнитное поле, которое передает пропорциональное напряжение (или ток) во вторичную катушку.

Трансформаторы

можно в целом разделить на силовые трансформаторы и измерительные трансформаторы в зависимости от их применения. В то время как силовые трансформаторы используются в передаче энергии, измерительные трансформаторы находят основное применение для измерения тока и напряжения .

Измерительные трансформаторы используются в системах переменного тока для измерения электрических величин, то есть напряжения, тока, мощности, энергии, коэффициента мощности, частоты. Измерительные трансформаторы также используются с реле защиты для защиты энергосистемы. Измерительные трансформаторы бывают двух типов — трансформаторы тока и трансформаторы напряжения (или напряжения).

Что такое трансформатор тока?

Трансформатор тока (C.T.) — это тип измерительного трансформатора, который преобразует первичные токи в пропорциональные вторичные токи, соответствующие подключенным измерительным приборам. Технически они могут уменьшать или увеличивать переменный ток (AC). Однако на практике функция уменьшения широко применяется в измерительных приборах, таких как амперметры. Трансформаторы тока — это последовательно соединенные электромагнитные устройства, состоящие из железного сердечника, электрических пластин и медных катушек.

Рис: символ трансформатора тока

Что такое трансформатор потенциала (или напряжения)?

Трансформатор потенциала или напряжения (P.T.) — это тип измерительного трансформатора, который измеряет высокое напряжение на первичной обмотке путем понижения до измеримого значения. Технически они могут уменьшать или увеличивать первичное напряжение на вторичной стороне. Однако практическое применение трансформатора напряжения состоит в том, чтобы понизить напряжение до безопасного предельного значения, чтобы его можно было легко измерить с помощью обычного прибора низкого напряжения, такого как вольтметр, ваттметр или ваттметр.Они представляют собой приборные трансформаторы с параллельным подключением.

Рис. Символ трансформатора напряжения

Как работают трансформаторы тока?

Основной принцип трансформатора тока такой же, как описано выше. Когда через первичную обмотку протекает переменный ток, создается переменный магнитный поток, который затем индуцирует пропорциональный переменный ток во вторичной обмотке.

Рис. Принцип работы трансформаторов тока

Однако трансформаторы тока имеют важное отличие в работе от других типов.ТТ обычно состоит из одного или нескольких витков в качестве первичной обмотки. Это может быть просто стержень или провод, пропущенный через отверстие (как на картинке выше). Или это может быть усиленный провод вокруг сердечника. Напротив, вторичная обмотка будет иметь большое количество витков, намотанных на многослойный сердечник из магнитного материала с низкими потерями.

Первичный ток контролируется независимой внешней нагрузкой, а вторичный ток имеет номиналы 1 А или 5 А, которые подходят для измерительных приборов.Важно, чтобы установка ТТ для измерения тока не влияла на работу первичной цепи.

Трансформаторы тока

— это в основном понижающие трансформаторы, которые принимают на входе низкое напряжение (указывающее на низкое напряжение) и, следовательно, высокий ток. Таким образом, их также называют Трансформаторы тока низкого напряжения (LTCT) .

Рис: работа трансформатора тока и принципиальная схема

Важные характеристики трансформаторов тока

Current Ratio — Также известный как коэффициент поворотов (в общих чертах) — это отношение первичного тока к вторичному току.Это значение, очевидно, равно отношению количества витков первичной и вторичной катушек. Коэффициент тока трансформатора тока обычно высокий. Номинальные значения вторичного тока обычно составляют 5 А, 1 А и 0,1 А. Соответствующие номинальные токи первичной обмотки варьируются от 10 А до 3000 А или более.

Рисунок: Коэффициент тока в трансформаторах тока Рисунок: Коэффициент тока в трансформаторах тока

Например, коэффициент передачи I p / 5A Трансформатор тока подает вторичный ток ( I с) 0-5A, который составляет пропорционально току, измеренному на первичной обмотке ( I p ).В случае ТТ 100/5 первичный ток в 20 раз больше, чем вторичный ток, поэтому, когда по первичному проводнику протекает 100 ампер, это приведет к току 5 ампер во вторичной обмотке.

Однако важно отметить, что номиналы трансформаторов тока 100/5 и 20/1 не совпадают, даже если их коэффициенты тока равны. Эти номинальные значения фактически представляют собой абсолютные значения «номинального входного / выходного тока».

Полярность — Полярность ТТ определяется направлением обмотки катушки вокруг сердечника ТТ (по часовой стрелке или против часовой стрелки) и способом вывода проводов, если таковые имеются, из корпуса трансформатора.Все трансформаторы тока имеют вычитающую полярность. Соблюдение правильной полярности важно при установке и подключении трансформаторов тока к реле измерения мощности и защитных реле.

Класс точности — Класс точности описывает рабочие характеристики трансформатора тока и максимальную нагрузку на его вторичную цепь. В зависимости от класса точности трансформаторы тока подразделяются на точность измерения или точность реле (защитные трансформаторы тока).CT может иметь рейтинги для обеих групп.

Точность измерения CT может обеспечить высокоточное измерение тока в коротких диапазонах тока. В то время как ТТ точности реле предназначен для больших диапазонов тока, даже если точность меньше.

CT Класс точности указан на его этикетке или паспортной табличке. Он состоит из трех частей: номинального коэффициента точности, рейтинга класса и максимальной нагрузки.

Как правильно выбрать трансформатор тока?

Следующие параметры, которые необходимо оценить перед выбором подходящего трансформатора тока для приложения:

• Напряжение цепи
• Номинальный первичный ток
• Номинальная нагрузка на вторичной стороне
• Номинальный вторичный ток
• Класс точности Рейтинг

При выборе также необходимо учитывать профиль проводника и максимальную интенсивность первичной цепи.

Применение трансформатора тока

Две основные области применения трансформаторов тока — это измерение тока и защита . Они также используются для изоляции между силовыми цепями высокого напряжения и измерительными приборами. Это обеспечивает безопасность не только оператора, но и используемого конечного устройства. Рекомендуется применять трансформаторы тока на токи 40А и выше.

ТТ в измерении — Измерительный трансформатор тока предназначен для измерения тока в непрерывном режиме.Они работают с высокой точностью, но в пределах номинального диапазона тока. Трансформаторы тока имеют первичную обмотку, на которую подается измеряемый ток. Измерительные приборы подключены к вторичной обмотке. Это позволяет использовать их в сочетании с измерительным оборудованием и продуктами для мониторинга мощности — от простых счетчиков электроэнергии до счетчиков качества электроэнергии , таких как:

• Амперметры
• Киловатт-метров
• Единицы измерения
• Реле управления

Пределы погрешности по току и сдвига фаз определяются классом точности.Классы точности: 0,1, 0,2, 0,5 и 1. Если входной ток превышает номинальный, измерительный трансформатор тока насыщается, тем самым ограничивая уровень тока в измерительном приборе. Материалы сердцевины для этого типа CT обычно имеют низкий уровень насыщения, например нанокристаллический.

Рис. Трансформаторы тока для измерительных приложений

Трансформаторы тока в системе защиты электропитания — A Защитный трансформатор тока используется для уменьшения токов в энергосистемах, тем самым защищая их от неисправностей.Эти трансформаторы тока измеряют фактический ток на первичной стороне и создают пропорциональные токи во вторичных обмотках, которые полностью изолированы от первичной цепи. Этот дублированный ток затем используется как вход для защитного реле, которое автоматически изолирует часть силовой цепи в случае неисправности. Поскольку изолирована только неисправная часть, остальная часть установки может продолжать нормально функционировать.

Рис. Защитные трансформаторы тока для приложений защиты мощности

Некоторые из важных сценариев применения, в которых устанавливаются ТТ:

• Для управления высоковольтными электрическими подстанциями и электросетью
• Для активации защитного реле в случае тока короткого замыкания и изоляции части или всей системы от основного источника питания
• Коммерческий учет
• Защита от замыканий на землю / Дифференциальная защита / Система защиты шин
• Мотор — Генераторные установки

Панель управления

• (панели VCB, AMF, APFC, MCC, PCC и реле) и приводы
• Стандартный КТ для лабораторных целей
• Тип проходного изолятора, масляный трансформатор трансформатора тока в силовом трансформаторе
• Измерение тока, регистрация, мониторинг и управление

Типы трансформаторов тока

Рис. Типы трансформаторов тока LT

Первичная обмотка — В этом типе первичная обмотка физически соединена последовательно с проводником, измеряющим ток.Первичная обмотка имеет один виток и расположена внутри трансформатора. Трансформатор тока с проволочной обмоткой можно использовать для измерения токов в диапазоне от 1 А до 100 А.

Шина — В этом типе шина главной цепи сама действует как первичная обмотка с одним витком. Таким образом, трансформатор линейного типа имеет только вторичные обмотки. Сам корпус трансформатора тока обеспечивает изоляцию между первичной цепью и землей. Благодаря использованию масляной изоляции и фарфоровых вводов такие трансформаторы могут применяться при самых высоких напряжениях передачи.

Кольцо Тип — В этом типе трансформатор тока устанавливается над шиной или изолированным кабелем, а вторичная обмотка имеет только низкий уровень изоляции. Для получения нестандартных соотношений или для других специальных целей через кольцо можно пропустить более одного витка первичного кабеля. Сердечник обычно изготовлен из слоистой кремнистой стали, а обмотки — из меди.

Суммирование — Суммирующие трансформаторы используются для сравнения релейных величин, полученных из тока в трех фазах первичной цепи.Это делается путем преобразования трехфазных количеств в однофазные. Линейные трансформаторы тока подключены к первичной обмотке вспомогательного трансформатора тока. Эти трансформаторы используются для обеспечения правильного функционирования релейных цепей.

Стандарты и соответствие

• IS 61227, 2016
• МЭК 61869, С-57
• IS 2705 (Часть 1): 1992 для общих требований
• IS 2705 (Часть 2): 1992 для измерительных трансформаторов тока
• IS 2705 (Часть 3): 1992 для защитных трансформаторов тока
• IS 2705 (Часть 4): 1992 для защитных трансформаторов тока специального назначения

Трансформаторы тока от КСИ

KS Instruments является ведущим игроком в разработке и производстве высокоточных трансформаторов тока LT для измерения и защиты. Продукты KSI CT выпускаются в корпусах с ленточной намоткой, литьем из пластмассы и корпусом из АБС-пластика. KSI предлагает широкий ассортимент каталожной продукции для удовлетворения любых потребностей. Эти продукты были проверены нашими клиентами на высокую эффективность, надежность и длительный срок службы.

Измерительный трансформатор тока может снизить высокий ток в панелях управления и панельных платах с заранее определенным соотношением, например 100: 1. Предлагаемые кольцевым типом, также называемым оконным типом, позволяют пропускать шины или кабели через ТТ и выступать в качестве первичной обмотки ТТ.Безопасный трансформатор тока с низкой нагрузкой в ​​ВА и защелкивающийся трансформатор делает его очень удобным в использовании при модернизации без отсоединения кабеля. Это позволяет сэкономить время простоя и потерю доходов, которые могут возникнуть из-за остановки завода во время установки трансформатора тока .

Защитные трансформаторы тока используются для активации защитного реле в случае тока короткого замыкания и изоляции части или всей системы от основного источника питания.

KS Instruments имеет команду опытных инженеров, которые могут спроектировать и изготовить нестандартные компоненты для конкретных приложений трансформатора тока .

Характеристики

• Разработано в соответствии с IS-16227, C-57 или требованиями заказчика
• Вторичный ток 5A или 1A
• Первичный ток до 5000 А
• Вторичная нагрузка от 1 ВА до 30 ВА
• Могут быть предложены двойные передаточные числа
• Высокая точность по запросу
• Монтажная схема предлагается по запросу
• Конструктивный стиль — Лента из стекловолокна, покрытая лаком, Лента с изоляцией из ПВХ, Литая смола, АБС-пластик или стекловолокно, литой

Сертификаты и разрешения

Ассортимент продукции KSI

Рис. Трансформаторы тока с обмоткой

Рис. Трансформаторы тока кольцевого типа

Рис. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ И ЗАЩИТНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА КОЛЬЦЕВОГО ТИПА Рис. Список специальных серий LTCT Рис. Каталог продуктов KSI Карта сайта

Несмотря на широкий ассортимент продуктов каталога KSI , в некоторых случаях для вашего приложения может потребоваться индивидуальное решение. При поддержке сильной группы разработчиков и собственного испытательного центра KSI может с легкостью предложить индивидуальные решения для трансформаторов тока низкого напряжения для решения ваших задач проектирования.

Не стесняйтесь сообщить нам свои индивидуальные требования, чтобы мы могли предложить свое решение!

Автор: Анурадха C

Являясь неотъемлемой частью команды по созданию контента в KS Instruments, Анурадха является корпоративным тренером в области ИТ / телекоммуникаций с более чем 18-летним опытом. Она занимала высшие технические и управленческие должности в Huawei и TCS более 10 лет.

Трансформатор тока

: принцип работы, назначение, параметры и технические характеристики

В электротехнике величины с большими значениями необходимо вычислять относительно часто.Для решения этой проблемы используются трансформаторы тока, назначение и принцип работы которых позволяют проводить некоторые измерения. По этой причине первичная обмотка устройства последовательно подключается к цепи переменного тока, частоту которой необходимо определить. Первичная и вторичная обмотки имеют определенную пропорцию между токами. Все такие трансформаторы отличаются высокой точностью. Их конструкция включает две или более вторичных обмотки, которые подключены к защитным устройствам, измерительным приборам и приборам учета.

Что такое трансформатор тока?

Трансформатор тока — это электрическое устройство, которое используется для увеличения или уменьшения переменного тока, подаваемого на него. Трансформаторы тока обеспечивают, когда вторичный ток, используемый для расчета, равен основному току электрической сети. Включение в цепь первичной обмотки производится последовательно с токоподводом. Вторичная обмотка в виде измерительных приборов и различных реле подключается к любой нагрузке. Существует пропорциональное соотношение, относящееся к количеству витков между токами обеих обмоток.Изоляция между обмотками в системах трансформаторов высокого напряжения основана на максимальном рабочем напряжении. Как правило, один из концов вторичной обмотки заземляется, поэтому потенциалы обмотки и земли будут примерно равны.

Что такое трансформатор тока?

Все трансформаторы тока предназначены для выполнения двух основных функций: измерения и защиты. В некоторых устройствах обе функции могут быть совмещены.

Измерительные трансформаторы пересылают полученную информацию в соответствующие измерительные приборы.Они устанавливаются в цепи высокого напряжения, в которые нельзя напрямую подключать измерительные приборы. Поэтому подключение амперметров, счетчиков, токовых обмоток счетчиков мощности и других приборов учета осуществляется только во вторичной обмотке трансформатора. В результате трансформатор преобразует переменный ток, даже очень большого значения, в переменный с помощью индикаторов, которые лучше всего подходят для использования обычных измерительных приборов. При этом сохраняется разделение измерительных приборов от цепей высокого напряжения и улучшается электрическое состояние обслуживающего персонала.

Защитные трансформаторные устройства в основном передают полученную информацию об измерениях на устройства управления и безопасности. С помощью защитных трансформаторов переменный ток любого значения преобразуется в переменный ток наиболее подходящего значения, обеспечивая устройства релейной защиты максимальной мощностью.

Для чего нужен трансформатор тока?

Трансформаторы тока относятся к группе специальных вспомогательных устройств, используемых в цепях переменного тока вместе с различными измерительными приборами и реле.Такие трансформаторы имеют главную функцию преобразования любого значения тока в наиболее удобные для измерения значения, обеспечивая питание для отключения устройств и обмоток реле. Рабочие по обслуживанию должным образом защищены от поражения электрическим током благодаря изоляции оборудования.

Измерительные трансформаторы тока предназначены для электрических цепей высокого напряжения, в которых прямое подключение измерительных приборов невозможно. Основное назначение — ретрансляция полученных данных об электрическом токе на измерительные устройства, подключенные к вторичной обмотке.

Трансформаторы выполняют важную функцию по контролю состояния электрического тока в цепи, к которой они подключены. При подключении к силовому реле проводятся постоянные проверки сети, наличия и состояния заземления. Когда ток достигает аварийного значения, срабатывает система безопасности, которая отключает все используемое оборудование.

Каков принцип работы трансформатора тока?

Принцип действия трансформаторов тока основан на законе электромагнитной индукции.С определенным количеством витков напряжение от внешней сети поступает на первичную силовую обмотку и преодолевает ее полное сопротивление. Это приводит к появлению магнитного потока, захваченного магнитной цепью вокруг катушки. Которая перпендикулярна текущему направлению. Благодаря этому при преобразовании будут минимальные потери электрического тока. Поток также варьируется в зависимости от типа магнитного материала.

Принцип работы трансформатора тока

Электродвижущая сила стимулирует магнитный поток на пересечении переключателей вторичной обмотки, расположенных перпендикулярно.Ток возникает под управлением ЭДС, которая требуется для определения полного сопротивления катушки и выходной нагрузки. На источнике вторичной обмотки одновременно наблюдается падение напряжения.

Трансформатор тока Параметры и характеристики:

Каждый трансформатор тока имеет индивидуальные параметры и технические характеристики, определяющие область применения данных устройств.

Технические характеристики трансформатора тока

1. Номинальный ток.

Позволяет аппарату работать без перегрева длительное время.У таких трансформаторов есть значительный запас на нагрев и возможна нормальная работа с перегрузками до 20 процентов.

2. Расчетное напряжение.

Надежность гарантирует, что трансформатор работает нормально. Именно этот показатель влияет на качество изоляции между обмотками, одна из которых заземлена под высоким напряжением, а другая.

3. Коэффициент трансформации.

В первичной и вторичной обмотках описывает соотношение между токами и определяется специальной формулой.Из-за некоторых потерь в процессе фактическое значение может отличаться от номинального.

4. Текущая ошибка.

Это происходит под действием тока намагничивания в трансформаторе. Именно по этому факту абсолютные значения первичного и вторичного тока различаются между собой. Текущее намагничивание создает магнитный поток в сердечнике. Погрешность трансформатора тока также увеличивается с ее ростом.

Каковы функции трансформатора тока?

Обновлено 14 декабря 2020 г.

Пол Дорман

Трансформатор тока (ТТ) — это трансформатор, который измеряет ток другой цепи.Он подключен к амперметру (A на схеме) в своей собственной цепи для выполнения этого измерения. Непосредственное измерение высоковольтного тока потребует включения измерительных приборов в измеряемую цепь — ненужная трудность, которая приведет к потере самого тока, который должен быть измерен. Кроме того, тепло, выделяемое в измерительном оборудовании из-за высокого тока, может давать ложные показания. Косвенное измерение тока с помощью трансформатора тока гораздо практичнее.

Взаимосвязь трансформаторов напряжения и тока

Функцию трансформатора тока (ТТ) можно лучше понять, сравнив его с более широко известным трансформатором напряжения (ТН).Вспомните, что в трансформаторе напряжения переменный ток в одной цепи создает переменное магнитное поле в катушке в цепи. Катушка намотана вокруг железного сердечника, который передает почти неизменное магнитное поле на другую катушку в другой цепи, в которой нет источника питания.

Напротив, отличие трансформатора тока состоит в том, что схема с питанием фактически имеет один контур. Цепь с питанием проходит через железный сердечник только один раз. Таким образом, трансформатор тока является повышающим трансформатором.

Формулы ТТ и ТН

Напомним также, что ток и количество витков в катушках в ТН могут быть связаны следующим образом:

i_1N_1 = i_2N_2

Это потому, что для катушки (соленоида):

B = \ mu Ni

, где mu означает постоянную магнитной проницаемости. Небольшая интенсивность B теряется от одной катушки к другой с хорошим железным сердечником, поэтому уравнения B для двух катушек фактически равны, что дает нам первое соотношение.

Однако N ₁ = 1 для первичной обмотки в случае трансформатора тока.Является ли одиночная линия электропередачи эквивалентом одной петли? Сводится ли последнее уравнение к i ₁ = i ₂ N ₂ ? Нет, потому что он был основан на уравнениях соленоида. Для N ₁ = 1 более подходящей является следующая формула:

B = \ frac {\ mu i} {2 \ pi r}

, где r — расстояние от центра провода до точки, где B измеряется или измеряется (железный сердечник в корпусе трансформатора). Итак:

\ frac {i} {2 \ pi r} = i_2N_2

i ₁ , следовательно, просто пропорционально измеренному амперметром значению i ₂ , сокращая измерение тока до простого преобразования.

Общий трансформатор использует

Одна из основных функций трансформатора тока — определение тока в цепи. Это особенно полезно для мониторинга высоковольтных линий по всей электросети. Другое повсеместное использование трансформаторов тока — это бытовые электросчетчики. ТТ соединен с измерителем, чтобы измерить, какое потребление электроэнергии нужно заряжать потребителю.

Безопасность электрических инструментов

Другой функцией трансформаторов тока является защита чувствительного измерительного оборудования. Увеличивая количество (вторичных) обмоток, N2, можно сделать ток в ТТ намного меньше, чем ток в измеряемой первичной цепи.Другими словами, когда N ₂ увеличивается, i ₂ понижается.

Это важно, потому что сильный ток выделяет тепло, которое может повредить чувствительное измерительное оборудование, такое как резистор в амперметре. Уменьшение i2 защищает амперметр. Это также предотвращает снижение точности измерения из-за тепла.

Защитные силовые реле

ТТ, обычно устанавливаемые в специальный корпус, называемый шкафом ТТ, также защищают основные линии электросети.