Трансформатор тока 200 5 что означают цифры: Классификация и расшифровка обозначений трансформатора тока

Трансформаторы тока и напряжения

Стивен Шефер
Стивен — приглашенный автор Центра знаний Peak Demand и редактор журнала Learn Metering на сайте www.learnmetering.com.

CT или трансформаторы тока и PT или трансформаторы напряжения используются в измерениях для понижения тока и напряжения до более безопасных и более управляемых уровней. Многие хотят знать, что такое трансформатор тока и трансформатор напряжения. Здесь я попытаюсь развенчать заблуждение о CT PT. Еще я хочу отметить, что счетчики с номинальным током трансформатора тока используются не только как вторичный счетчик электроэнергии, но и как первичный счетчик электроэнергии.Счетчики с рейтингом CT также обычно являются счетчиками потребления.

Когда трансформаторы тока и трансформаторы используются в измерительной установке, такая установка считается трансформаторной. Некоторые люди называют измерители, которые используют комбинацию CT PT или просто CT, как измерители трансформатора тока. Услуги, рассчитанные на трансформатор, работают параллельно с услугой. Это означает, что в отличие от автономных сервисов питание потребителя не прерывается при снятии счетчика. Причина, по которой они необходимы, заключается в том, что ток и / или напряжение измеряемой услуги слишком высоки.Это также зависит от политики и процедур утилиты. Например, для некоторых коммунальных предприятий требуется трансформатор с напряжением более 480 В. Пока других утилит нет.

Кроме того, некоторые коммунальные службы вообще не используют СТ в службах 480 В. Я рекомендую отказаться от этой практики из соображений безопасности техников счетчиков или линейного мастера, которым может потребоваться установка или снятие этих счетчиков с эксплуатации.

Итак, что делают CT? Как указывалось ранее, они служат для понижения высокого тока до безопасного управляемого уровня.Трансформаторы тока доходного класса спроектированы так, чтобы вырабатывать 5 ампер при номинальном значении усилителей в сети. Например, типичная установка в сети 120/208 на 400 А содержит 200: 5 ТТ. Когда через первичную обмотку трансформатора тока проходит 200 ампер, через вторичные клеммы выходит 5 ампер.

CT есть паспортные таблички и характеристики, как и у любого другого электрического оборудования. Наиболее важные моменты, которые следует отметить на паспортной табличке, — это коэффициент и номинальный коэффициент. Соотношение сторон будет напечатано большими буквами на стороне CT. Типичные соотношения: 200: 5, 400: 5, 600: 5, 800: 5 и так далее. Опять же, это означает, что, когда указанное значение тока проходит через первичную сторону трансформатора тока, через вторичную сторону протекает 5 ампер.

Номинальный коэффициент используется при определении ТТ размера, используемого в конкретной установке. Некоторые CT имеют рейтинг 4, 3, 2 или 1,5. Это означает, что производитель заявляет, что точность ТТ превышает значения, указанные на паспортной табличке. Например, ТТ 200: 5 с номинальным коэффициентом 4 будет точно измерять мощность до 800 ампер.Итак, если бы эта конкретная служба была бы на 800 ампер, на вторичной стороне трансформатора тока и в базе счетчика выходило бы 20 ампер. Это важно, потому что мы хотим, чтобы наши трансформаторы тока были полностью насыщенными. Это означает, что мы хотим, чтобы ТТ 200: 5 имел такой размер, чтобы токи, протекающие через первичную обмотку, имели как можно ближе к 200 ампер. Когда сердечник ТТ полностью насыщен, он является наиболее точным. CT обычно теряют часть своей точности при более низких уровнях усилителя.

Большинство трансформаторных счетчиков сегодня относятся к классу 20.Это означает, что катушки тока внутри счетчика рассчитаны на постоянный ток 20 ампер. Вы не хотите перегружать измеритель, подавая более 20 ампер в основание измерителя, потому что вы неправильно рассчитали трансформатор тока. Например, вы не захотите вводить в эксплуатацию трансформаторы тока 200: 5, которые, как вы знаете, будут потреблять 1000 ампер на первичной стороне. Это приведет к тому, что в основании счетчика будет 25 ампер, превышающих номинальную мощность счетчика. Это приводит к потере дохода.

Для правильного выбора ТТ важно знать, какой будет фактическая подключенная нагрузка.Лучший способ сделать это — проконсультироваться с инженером. Если трансформаторы тока должны быть размещены в трансформаторе, устанавливаемом на подставке или на опоре, и от этих трансформаторов требуется только одна услуга, лучше всего подбирать трансформаторы тока таким образом, чтобы они выдерживали максимальный ток, на который рассчитан трансформатор. Это делает две вещи: во-первых, это гарантирует, что ваш трансформатор тока никогда не будет перегружен, и, во-вторых, это способ найти перегруженные трансформаторы.

Еще одна вещь, которую хотят знать многие, — это расчет размеров трансформатора тока.Я знаю, что я сказал ранее, что вам следует проконсультироваться с инженером, и вам следует это сделать, но формула, которую мы используем для определения размеров трансформатора тока для однофазного трансформатора, следующая:

кВА x 1000

линейное напряжение

Теперь, чтобы найти правильный размер трансформатора тока для трехфазной сети, мы используем этот расчет размеров трансформатора тока.

кВА x 1000

линейное напряжение x √3

Фактически это формула для определения максимальной допустимой нагрузки трансформаторов.Имея эту информацию, мы можем рассчитать трансформаторы тока на основе предоставленной информации.

Довольно о CT, давайте поговорим о PT. PT — это трансформаторы напряжения. Их также называют трансформаторами напряжения или трансформаторами напряжения. Они используются для понижения напряжения до безопасного уровня, чтобы его можно было измерить. ПТ обычно используются в любой установке, где напряжение в сети составляет 480 В или выше. Некоторые типичные СТ составляют 2,4: 1 и 4: 1.

Теперь, когда мы знаем, что такое CT и PT, мы можем поговорить о множителях счетчиков.Множители счетчиков используются при установке счетчиков в трансформаторных установках. Если коэффициент CT равен 200: 5, то множитель измерителя равен 40, что составляет просто 200/5. Если у услуги есть и CT, и PT, то эти два значения умножаются, чтобы получить множитель биллинга. Например, если услуга имеет 200: 5 CT и 2,4: 1 PT, множитель будет 96. Это потому, что 40 x 2,4 = 96.

Мы также много знаем о ТТ и измерителях благодаря теореме Блонделя. Перейдите по ссылке, чтобы узнать больше об этой теореме.

Сопутствующие товары

% PDF-1. 4 % 299 0 объект > endobj xref 299 89 0000000016 00000 н. 0000003347 00000 н. 0000003468 00000 н. 0000004563 00000 н. 0000004695 00000 н. 0000005294 00000 н. 0000005752 00000 н. 0000006149 00000 п. 0000006418 00000 н. 0000006734 00000 н. 0000007337 00000 н. 0000007713 00000 н. 0000008389 00000 н. 0000008644 00000 н. 0000009231 00000 п. 0000009395 00000 н. 0000009509 00000 н. 0000009621 00000 н. 0000009736 00000 н. 0000009849 00000 п. 0000010257 00000 п. 0000010698 00000 п. 0000011226 00000 п. 0000011549 00000 п. 0000011798 00000 п. 0000011825 00000 п. 0000012406 00000 п. 0000042723 00000 п. 0000073797 00000 п. 0000105344 00000 п. 0000137442 00000 н. 0000167428 00000 н. 0000167565 00000 н. 0000167963 00000 н. 0000168563 00000 н. 0000169050 00000 н. 0000169077 00000 н. 0000169333 00000 н. 0000169922 00000 н. 0000170185 00000 н. 0000170584 00000 н. 0000199303 00000 н. 0000199667 00000 н. 0000200034 00000 п. 0000200413 00000 н. 0000229929 00000 н. 0000230201 00000 н. 0000232797 00000 н. 0000260613 00000 н. 0000260978 00000 п. 0000262752 00000 п. 0000265105 00000 п. 0000265175 00000 н. 0000265256 00000 н. 0000295044 00000 н. 0000328532 00000 н. 0000332018 00000 н. 0000357112 00000 н. 0000384921 00000 н. 0000385184 00000 н. 0000385632 00000 н. 0000385702 00000 н. 0000385783 00000 н. 0000406277 00000 н. 0000419566 00000 н. 0000419835 00000 н. 0000423220 00000 н. 0000442068 00000 н. 0000443818 00000 н. 0000444119 00000 н. 0000466582 00000 н. 0000495133 00000 п. 0000537849 00000 н. 0000577968 00000 н. 0000617998 00000 н. 0000662572 00000 н. 0000707644 00000 н. 0000753365 00000 н. 0000779587 00000 н. 0000805417 00000 н. 0000854581 00000 н. 0000884291 00000 н. 0000

1 00000 н. 0000938455 00000 п. 0000961414 00000 н. 0001009597 00000 п. 0001054175 00000 п. 0001096939 00000 п. 0000002076 00000 н. трейлер ] / Назад 7413965 >> startxref 0 %% EOF 387 0 объект > поток h ޜ UkL [ei {ڞ vz! k۹-LLeȝ9l? K) Kɒ% fC? 4 #d} O / `; ڞ} y) BD ~ Q hs-oLŹ. ӕ «TiIN;> 3j r! gj ݗ = ߽ ρ9eӤ4UkM + eWUuE * #`}] \ ǢJ $$ qpfǕ7MZ4kM.aFW Z (ɱD $ rѳUf ݞ LZ7BcɴH0g8 # 4` ڏ # f3IwufuvIYR ջ 漎 Ex] _ / EE t8РC \ NL_ = y @

TechTopics № 91 | TechTopics

В сегодняшней деловой атмосфере мы больше не можем рассматривать только стандарт трансформаторов тока, распространенный в США, в основном стандарт IEEE C57.13 для измерительных трансформаторов. Многие многонациональные компании теперь хотят проектировать объекты, которые можно построить в любом географическом районе, а не только в США.С. или Канада. За пределами Северной Америки наиболее распространенными стандартами для трансформаторов тока являются стандарты IEC 61869-1 и 61869-2 (замена старой серии IEC 60044), первый из которых определяет общие характеристики для измерительных трансформаторов, а второй определяет характеристики, относящиеся к току. трансформаторы.

Стандарты IEEE и IEC разрабатывались независимо, и полученные стандарты сильно различаются. Однако фундаментальная физика, лежащая в основе трансформаторов тока, такая же.В этом выпуске TechTopics обсуждаются классификации точности реле или защиты трансформаторов тока в соответствии с принципами двух различных стандартов и приводится пример точности одного конкретного трансформатора тока по обоим стандартам.

Предупреждение: обсуждение сильно упрощено, чтобы проиллюстрировать основной принцип s.

Точность измерения в этом обсуждении не рассматривается. Исторически отдельные трансформаторы тока часто указывались для целей измерения и защиты (реле), но это редко требуется для современных распределительных устройств.Трансформаторы тока с точностью переключения, а также отличной точностью измерения, как правило, могут служить обеим целям.

Это обсуждение в первую очередь касается трансформаторов тока с номинальным вторичным током 5 А. Также включено дополнительное обсуждение трансформаторов тока с номинальным вторичным током 1 А.

IEEE C57.13 Классы точности реле ТТ

IEEE определяет два основных обозначения точности ретрансляции, одно из которых обозначается буквой «C», а другое — обозначением «T».Ведущие обозначения C и T обозначают тип конструкции трансформаторов тока.

Обозначение C относится к трансформатору тока с полностью распределенными вторичными обмотками и очень низким реактивным сопротивлением рассеяния (или потоком рассеяния в сердечнике). В свою очередь, это означает, что точность ретрансляции может быть вычислена (отсюда «C»). По сути, класс точности реле C применяется к трансформаторам тока тороидального, проходного или оконного типа, обычно называемым трансформаторами кольцевого типа.Другой тип трансформатора тока, который относится к классу C, — это трансформатор тока стержневого типа, в котором первичный проводник проходит через окно трансформатора тока, но в трансформаторе есть только один виток первичной обмотки.

Обозначение T применяется к трансформатору тока, в котором имеется высокое реактивное сопротивление утечки, которое влияет на точность переключения, поэтому точность должна быть определена испытанием (отсюда «T»). Эти типы трансформаторов обычно называются трансформаторами тока с обмоткой и имеют несколько витков первичной обмотки.Трансформаторы тока с обмоткой обычно применимы только для очень низких коэффициентов передачи, и эти трансформаторы тока имеют очень ограниченную стойкость к короткому замыканию. В результате они редко используются в современных КРУЭ.

Поскольку ТТ класса точности сегодня используются редко, они не будут обсуждаться далее, за исключением того, что основное значение класса точности аналогично значению ТТ класса C.

IEEE C57.13 Расчет точности реле класса C

Наиболее распространенным классом точности реле для трансформаторов тока является обозначение C, которое требует максимального предела погрешности отношения при 20-кратном номинальном первичном токе, составляющем 10 процентов.За обозначением C следует число, которое представляет собой вторичное напряжение на клеммах, которое ТТ будет поддерживать при соблюдении предела погрешности (≤ 10 процентов) при 20-кратном номинальном первичном токе. В свою очередь, классы напряжения на клеммах общей вторичной обмотки напрямую связаны с допустимой нагрузкой вторичной цепи на трансформатор тока. Общие общие классы точности в стандарте с соответствующими вторичными нагрузками показаны в таблице 1.

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 отношением, используемые для понижения высоких напряжений и высоких 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 проводам 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 представлена ​​простая диаграмма, показывающая, 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 высокое сопротивление), ПТ ведет себя 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 на этом 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 технологическим датчиком. 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 облегчения измерения между фазами (линейное напряжение), а также между фазой и землей:

Здесь представлена ​​еще одна фотография трансформаторов напряжения, на которой показаны три больших трансформатора тока, 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 для мониторинга:

Свободно свисающий провод соединяет одну сторону первичной обмотки каждого трансформатора 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 СТ подключаются к двухпроводным экранированным кабелям, передающим 120-вольтные сигналы обратно в диспетчерскую, где они подключаются к различным приборам. Эти экранированные кабели проходят через подземный канал для защиты от погодных условий.

Как и в случае с предыдущим 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 «взаимодействие» между марками и моделями различных производителей.

Особой формой измерительного трансформатора, используемого в системах очень высокого напряжения, 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 в системе трехфазного переменного тока может быть измерен слаботочным амперметром с использованием трансформатора тока:

При включении амперметра, который, по сути, является коротким замыканием (очень низкое сопротивление), трансформатор тока ведет себя как источник тока для приемного прибора, посылая на этот прибор токовый сигнал, пропорционально представляющий линейный ток системы питания.

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 функционалом как повышающий трансформатор по напряжению и как понижающий трансформатор 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.

Коэффициент трансформации трансформатора тока предполагает опасность, достойную внимания: если вторичная обмотка трансформатора тока под напряжением когда-либо разомкнута, она может выработать чрезвычайно высокое напряжение, поскольку пытается 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 ТТ, и соотношение витков ТТ с большим количеством витков во вторичной обмотке, чем в первичной, способность ТТ функционировать как повышающий напряжение трансформатор представляет собой значительную опасность.

Как и любой другой источник тока, короткое замыкание на выходе ТТ не представляет опасности.Только обрыв цепи создает опасность повреждения. По этой причине цепи трансформатора тока часто оснащаются закорачивающими перемычками и / или закорачивающими переключателями , 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, выходящих из этого ТТ, 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 контрастируют 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 конкретной фотографии показан гибкий кабелепровод, идущий к каждому изолятору трансформатора тока, по которому вторичные сигналы слаботочного трансформатора тока передаются на клеммную колодку 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 для более постоянной установки:

Коэффициент 3000: 1 этого ТТ 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 находится 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 трансформаторов в энергосистемах — как силовых, так и измерительных — 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 соединяются между собой для разделения нагрузки или для формирования трехфазной трансформаторной решетки из трех однофазных трансформаторных блоков, очень важно, чтобы фазовые отношения 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, 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 мгновенный импульс постоянного тока на трансформатор от небольшой батареи:

Обратите внимание, как на вторичной обмотке трансформатора возникает падение напряжения той же полярности, что и на первичной обмотке 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 рассматриваемая обмотка как источник или как нагрузка . 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 (обычный ток, протекающий через положительный вывод), в то время как его вторичная обмотка действует как источник (обычный ток, протекающий через положительный вывод).

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 переменного тока. Следующие примеры показывают, как напряжения могут складываться или уменьшаться в зависимости от фазового соотношения первичной и вторичной обмоток трансформатора:

Трансформаторы, работающие при высоком напряжении, обычно проектируются с вычитающей ориентацией обмоток, просто чтобы минимизировать диэлектрическое напряжение, оказываемое на изоляцию обмоток от межобмоточных напряжений. Измерительные трансформаторы (ТТ и ТТ) по соглашению всегда вычитающие.

Когда три однофазных трансформатора соединены между собой, образуя трехфазный трансформатор, полярность обмоток должна быть правильно ориентирована. 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 блоке 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 (точки, 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:

Пример важности маркировки полярности для подключения измерительных трансформаторов можно увидеть здесь, 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, счетчик 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.

Предположим, однако, что техник по ошибке подключил один из этих блоков ТТ в обратном направлении.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 потенциала (ТН или ТН) имеют тенденцию вести себя как источники напряжения по отношению к приборам измерения напряжения, которыми они управляют: выходной сигнал СТ 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 СТ 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 короткозамкнутой, а вторичная обмотка трансформатора тока не должна быть разомкнутой! Короткое замыкание вторичной обмотки PT может привести к возникновению в цепи опасного тока, 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, потому что 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, если его перегорят, представляет большую опасность для жизни и имущества, чем замкнутая цепь с любым током, который может получить трансформатор тока.

В то время как 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 замыкать 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 нормальный токовый датчик! 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 когда трансформатор тока вынужден выдавать ток через значительный импеданс, он должен «усердно работать» (т. Е. 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 соотношение, необходимое для понижения тока от линии питания к принимающему прибору. .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 самый 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 инструментального трансформатора, повышающего 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 измерительного прибора из-за емкостной связи с силовыми проводниками. Заземление должно выполняться только в одной точке в каждой цепи измерительного трансформатора, чтобы предотвратить образование контуров заземления , и потенциально вызывающих 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 иногда прерываться для выполнения тестов и других функций обслуживания.Аксессуар, часто встречающийся в панелях силовых приборов, — это блок тестовых переключателей , состоящий из серии рубильников. Фотография испытательного блока выключателей 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 рубильные переключатели 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. Крышки некоторых 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, 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 достигается за счет использования специального рубильника перед разрывом :

Здесь представлена ​​серия фотографий, показывающих работу рубильника перед размыканием, 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 к правому краю (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 работает эта закорачивающая пружина, предотвращая 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 непрерывность через разомкнутый рубильник, а затем позволяет вставить тестовый щуп и амперметр, не разрывая цепь ТТ:

При использовании такого испытательного щупа ТТ необходимо тщательно проверить электрическую непрерывность амперметра и измерительных проводов перед тем, как вставить 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) тестовым 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 соединения с проводными клеммами ниже. Любые клеммы, соединенные с этим металлическим стержнем, обязательно будут уравновешивать друг друга. 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 трансформатора тока к потенциалу земли. Здесь показана фотография такой закорачивающей клеммной колодки, 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 подключает 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 передачи.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 приборной панели, и (только) X3 заземленным для безопасности:

Нагрузка и точность измерительного трансформатора

Для того, чтобы измерительный трансформатор функционировал как точное измерительное устройство, он не должен чрезмерно задавать передачу мощности на нагрузку. Чтобы минимизировать энергопотребление измерительных трансформаторов, идеальный прибор для измерения напряжения должен потреблять нулевой ток от своего трансформатора тока, в то время как 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 рассчитаны на величину нагрузки, которую они могут создавать, и при этом работать с определенным допуском точности (например, \ (\ pm \) 1% при нагрузке 2 ВА).

Потенциальная 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 в \ (\ pm \) 0,3%, \ (\ pm \) 0,6% и \ ​​(\ pm \) 1,2% от номинальное передаточное число соответственно. Эти классы точности и номинальные 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.

Нагрузка трансформатора тока и классы точности

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 своих стандартных номиналов. 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 правильно.Трансформаторы, даже те, которые используются для защитных реле, никогда не видят переходных процессов напряжения столь же широких, как переходные процессы тока, наблюдаемые трансформаторами тока.

Номинальные значения ТТ класса счетчика

обычно выражаются в виде процентного значения, за которым следует буква «B», за которой следует максимальная нагрузка, выраженная в омах импеданса. 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 ТТ номиналы 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 классом реле 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, номинальный ток реле C200 — это просто еще один способ сказать, что он может выдерживать нагрузку до 2 Ом.

Буква «C» в примере оценки «C200» означает , рассчитанное как , 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 работу в реальных условиях.

Насыщение трансформатора тока

Стоит более подробно изучить концепцию максимальной нагрузки трансформатора тока.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 (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 на 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 ТТ 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 важным 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 при конфигурировании 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 «C800» только при подключении к ответвителям X1 и X5 для полного соотношения 600: 5. Если вместо этого кто-то подключается 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 питания переменного тока представляет проблему для трансформаторов тока, которую можно понять только с точки зрения магнитного потока в сердечнике ТТ. Любой постоянный ток (DC) в линии электропередач, проходящий 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, которое предрасполагает их к насыщению в условиях будущего 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 снижение 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, поскольку эти реле должны надежно работать при любых переходных процессах перегрузки по току. Чем больше ток через первичную обмотку ТТ, тем больший ток он должен выводить на защитное реле. Для любой заданной нагрузки на реле (входного импеданса реле) больший токовый сигнал приводит к большему падению напряжения и, следовательно, к большей потребности ТТ в выдаче управляющего напряжения.Таким образом, насыщение ТТ с большей вероятностью произойдет во время перегрузки по току, когда нам больше всего нужен ТТ для правильной работы. Поэтому любой, кому поручено выбрать подходящий трансформатор тока для применения в качестве реле защиты, должен тщательно учитывать максимальное ожидаемое значение перегрузки по току при сбоях в системе, гарантируя, что ТТ будут выполнять свою работу, управляя нагрузками, налагаемыми реле.

Испытания трансформаторов тока

Трансформаторы тока могут подвергаться стендовым испытаниям на коэффициент трансформации и насыщение путем подачи переменного напряжения переменного тока на вторичную обмотку с одновременным контролем вторичного тока и первичного напряжения.Для обычных трансформаторов тока «оконного» типа первичная обмотка представляет собой одиночный провод, пропущенный через центральное отверстие. Идеальный трансформатор тока должен обеспечивать постоянный импеданс источника 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, ТТ никогда не получает питание от вторичной обмотки при установке и эксплуатации. Как показано на рисунке, цель подачи питания на ТТ «в обратном направлении» состоит в том, чтобы избежать пропуска 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 коэффициента передачи также показаны в этой таблице:

\ (I_S \)	\ (В_С \)	\ (V_P \)	\ (Z_S = V_S \ div I_S \)	Соотношение = \ (V_S \ div V_P \)
0.0308 A	75,14 В	0,1788 В	2,44 к \ (\ Omega \)	420,2
0,0322 А	100,03 В	0,2406 В	3,11 к \ (\ Omega \)	415,8
0,0375 А	150,11 В	0,3661 В	4,00 к \ (\ Omega \)	410,0
0,0492 А	301,5 В	0,7492 В	6,13 к \ (\ Omega \)	402.4
0,0589 А	403,8 В	1,0086 В	6,86 к \ (\ Omega \)	400,4
0,0720 А	500,7 В	1,2397 В	6. 95 к \ (\ Omega \)	403,9
0,0883 А	548,7 В	1,3619 В	6,21 к \ (\ Omega \)	402,9
0,1134 А	575,2 В	1.4269 В	5,07 к \ (\ Омега \)	403.1
0,1259 А	582,0 В	1.4449 В	4,62 к \ (\ Omega \)	402,8
0,1596 А	591,3 В	1.4665 В	3,70 к \ (\ Omega \)	403,2
0,2038 А	600,1 В	1.4911 В	2,94 к \ (\ Omega \)	402,5

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 классификацией 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 грузоподъемность 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 устройства, 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 областях объекта, а защитные реле расположены в центральной диспетчерской. По этой причине важным аспектом конструкции системы защитных реле является размер (калибр) проводов, чтобы гарантировать, что общее 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, чтобы покрыть 500 футов расстояния между трансформатором тока и прибором. Некоторые источники ссылаются на провод №12 AWG как на минимальный калибр 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 импеданс, который 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 в 430 вольт при 60 Гц с синусоидальной формой волны тока представляет собой максимальное количество магнитного потока, с которым может справиться этот сердечник ТТ при поддержании 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 гораздо более значительным ошибкам в других случаях, когда мы должны снизить напряжение на обмотке 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 ТТ в 430 вольт по-прежнему остается в силе, поскольку это функция магнитной индукции сердечника, а не линейного тока. При токе неисправности энергосистемы 10 000 ампер этот трансформатор тока выдает 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), выдавая 83,33 ампера (ограниченное током неисправности 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

Предыдущий сценарий предполагает ток короткого замыкания исключительно 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 черный 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 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 отношение \ (X \ к R \), равное 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 суммарным сопротивлением ТТ и реле 0,5 \ (\ Omega \) (без сопротивления провода), напряжение на обмотке 28.67 вольт могут дать только 57,33 ампера, что намного меньше, чем нам нужно. Очевидно, что этот трансформатор тока 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 свои клеммы при вторичном токе 100 А через 0.7 Ом внутреннего сопротивления, это должно означать, что вторичная обмотка ТТ внутри 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_ {wire} = 1,392 \> \ Omega — (0,7 \> \ Omega + 0,2 \> \ Omega) = 0,492 \> \ Omega \]

Таким образом, нам разрешено иметь сопротивление провода в этой цепи до 0,492 Ом, оставаясь в пределах номинальных значений трансформатора тока. Использование медного провода 10 AWG (с сопротивлением 1 Ом на 1000 футов) позволяет получить общую длину проводника 492 фута, что составляет 246 футов расстояния между клеммами CT и клеммами реле.

Вторичное напряжение — обзор

1.

Почему сердечник трансформатора ламинирован?

Покажите, что без учета потерь вторичное напряжение трансформатора, первичная обмотка которого подключена к синусоидальному источнику питания, определяется выражением 4 · 44Φ _M fT , где Φ _M = максимальное рабочее поток, f = частота питания, T = количество вторичных витков.

Трансформатор с максимальной рабочей плотностью потока 1 Тл (Вт / м ² ) имеет вторичное напряжение 115 В при 50 Гц.Вычислите площадь жилы в см ² , если на вторичной обмотке 70 витков.

(74 см ² .) (U.L.C.I.)

2.

Сделайте эскиз сердечника однофазного трансформатора, чтобы показать, как сводятся к минимуму потери на вихревые токи. Назовите другую потерю, которая возникает в трансформаторе. Как удержать этот убыток на низком уровне?

Трансформатор 5 кВА, 200/100 В имеет 75 витков на вторичной обмотке. Пренебрегая током холостого хода и всеми потерями, рассчитайте (а) первичный и вторичный токи полной нагрузки и (б) количество витков первичной обмотки.

((a) 25 A, 50 A; (b) 150.) (U.L.C.I.)

3.

Нарисуйте векторную диаграмму трансформатора без нагрузки.

Объясните, почему, когда увеличивается ток нагрузки на вторичной обмотке трансформатора, увеличивается и первичный ток.

Трансформатор имеет 200 витков на первичной обмотке и 100 витков на вторичной. Нагрузка на вторичной обмотке составляет 5 кВт при 110 В и коэффициенте мощности 0,8. Пренебрегая всеми потерями, рассчитайте (а) первичное напряжение, (б) первичный ток.

((а) 220 В; (б) 28 · 4 А.) (ULCI)

4.

Изобразите в масштабе векторную диаграмму однофазного трансформатора на 200/100 В без нагрузки. при работе от номинального напряжения. Ток холостого хода 5 А опережает магнитный поток на 10 °. Диаграмма должна показывать приложенное первичное напряжение, первичные и вторичные электродвижущие силы, ток холостого хода и указывать магнитный поток трансформатора.

Покажите из уравнения электродвижущей силы трансформатора, что если приложенное напряжение и частота изменяются так, чтобы отношение напряжение / частота было постоянным, то плотность магнитного потока останется неизменной.

(N.C.T.E.C.)

5.

Потери на вихревые токи в трансформаторе пропорциональны BM2f2, где B ​​ _M — максимальная плотность потока, а f — частота питания. Предполагая трансформатор э.д.с. Уравнение показывает, что если пренебречь падением напряжения на трансформаторе, потери на вихревые токи пропорциональны квадрату напряжения питания.

(N.C.T.E.C.)

6.

Назовите все потери мощности, которые происходят в трансформаторе.Сравните значения потерь, когда трансформатор находится (а) без нагрузки, (б) при полной нагрузке.

Однофазный трансформатор 400/200 В, 50 Гц питается напряжением 400 В. Первичная обмотка имеет 240 витков, а эффективная площадь сердечника составляет 70 см ² . Рассчитайте максимальную плотность потока в сердечнике. (Продолжение.)

Если бы напряжение питания и частота были уменьшены вдвое, какой была бы максимальная плотность магнитного потока?

(1 · 07 T, 1 · 07 T.) (N.C.T.E.C.)

7.

Сделайте эскиз, чтобы проиллюстрировать конструкцию и работу бесступенчатого автотрансформатора (или variac).Почему угольная щетка очень узкая?

Однофазный автотрансформатор на 200/100 В подает ток 40 А. Рассчитайте ток (a) от источника питания, (b) в общей части обмотки. Пренебрегайте всеми потерями.

((a) 20 A, (b) 20 A.) (NCTEC)

8.

Однофазный понижающий трансформатор 500/250 В принимает ток 0,5 A при коэффициент мощности 0,25 на холостом ходу. Когда трансформатор нагружен так, что подаваемый вторичный ток составляет 10 А при отставании коэффициента мощности 0,8, найдите, нарисовав векторную диаграмму в масштабе, ток, потребляемый первичной обмоткой.Почему коэффициент мощности первичной обмотки трансформатора отстает, когда вторичная обмотка питает резистивную нагрузку?

(5 · 4 A.) (D.E.I.)

9.

Кратко объясните природу потерь, которые возникают в трансформаторе под нагрузкой, указав в каждом случае факторы, от которых они зависят.

Однофазный трансформатор 100 кВА, 6600/440 В дает следующие результаты испытаний:

(a)

испытание без нагрузки с номинальным напряжением, потребляемая мощность = 1 · 25 кВт;

(б)

испытание на короткое замыкание с током 220 А во вторичной обмотке, мощность от источника питания = 1 · 25 кВт.

Рассчитайте КПД при 14,12,34, 1 и 114-кратной полной нагрузке при единичном коэффициенте мощности и, таким образом, постройте кривую КПД / нагрузка трансформатора.

(95%, 96%, 97 · 4%, 97 · 5%, 97 · 4%.) (ULCI)

10.

Трансформатор 200 кВА питает десять трехфазных цепей мощностью 15 л.с. , Асинхронные двигатели 415 В, 50 Гц. Если каждый из них работает на три четверти полной нагрузки с коэффициентом мощности 0,8 и КПД 82%, вычислите (а) линейный ток при наличии десяти двигателей, (б) количество дополнительных машин, работающих под нагрузкой. те же условия, что и этот трансформатор.

((a) 178 A, (b) еще 5.) (N.C.T.E.C.)

Не даются ответы на следующие задачи.

11.

Нарисуйте векторную диаграмму холостого хода трансформатора с двойной обмоткой и тщательно опишите, что представляет каждый вектор.

Трансформатор рассчитан на напряжение 2 В на виток с соотношением витков от 1 до 3. Если вторичная обмотка предназначена для питания нагрузки 50 кВА при 720 В, рассчитайте:

(a)

первичное напряжение питания;

(б)

количество витков на каждой обмотке;

(в)

ток в каждой обмотке.

Все потери не учитываются. (U.L.C.I.)

12.

Как минимизировать потери в стали в трансформаторе?

Однофазный трансформатор имеет отношение напряжений холостого хода 400/3300 В. Первичная (низковольтная) обмотка имеет 80 витков, а чистая площадь поперечного сечения сердечника составляет 200 см. ² . Рассчитайте максимальное значение магнитной индукции и количество витков вторичной обмотки.

(ULCI)

13.

Нарисуйте в масштабе векторную диаграмму тока для нагруженного однофазного трансформатора, к которой применимы следующие данные:

Ток холостого хода: 4 А, отставание от первичного напряжения на 80 °.Вторичный ток нагрузки: 60 А, отставание от вторичного напряжения на 50 °. Первичные витки: 800.Вторичные витки: 200.

Покажите на диаграмме положения векторов, представляющих первичные и вторичные напряжения на клеммах, при условии, что падение напряжения на обмотках незначительно. .

Отметьте вектор, представляющий ток, снимаемый с источника питания, и оцените его величину и фазу по отношению к первичному напряжению на клеммах.

(W.J.E.C.)

14.

Трансформатор мощностью 10 кВА имеет потери в стали 80 Вт и потери в меди при полной нагрузке 120 Вт.Рассчитайте его КПД (а) при полной нагрузке с коэффициентом мощности нагрузки 0,8, (б) при 70% полной нагрузки с коэффициентом мощности нагрузки 0,8.

15.

Резистор с сопротивлением 6 Ом подключен к вторичной обмотке автотрансформатора на 200/240 В. Если первичная обмотка подключена к источнику питания 180 В с номинальной частотой, рассчитайте (а) первичный и вторичный токи, (б) ток в общей части обмотки. Пренебрегайте всеми потерями.

Коэффициент предела точности трансформатора тока

Предельный коэффициент точности трансформатора тока является очень важным фактором при выборе ТТ для целей защиты.Трансформатор тока, выбранный для защиты, определяется классом защиты «P». Полное и единственное требование к трансформатору тока класса защиты состоит в том, чтобы сохранять точность измерения как при неисправности, так и в ненормальных условиях. Такой ТТ не должен насыщаться в условиях протекания сильного тока через первичную обмотку ТТ во время повреждения. В отличие от измерительного ТТ, где ТТ насыщается при сравнительно более низком токе для защиты подключенных счетчиков, ТТ класса защиты насыщается при более высоком значении тока.Следует отметить, что коэффициент безопасности прибора определен для измерительного трансформатора тока.

Если вы увидите спецификацию или заводскую табличку класса защиты CT, вы обнаружите, что он указан как 5P10. Этот ТТ можно интерпретировать как ТТ класса защиты, имеющего точность 5% в диапазоне тока, в 10 раз превышающем номинальный первичный ток. Разберем это на примере.

Рассмотрим трансформатор тока коэффициента передачи 200/5 А, 5П10. Этот ТТ будет поддерживать точность измерения 5% при 10-кратном увеличении первичного тока i.е. 2 кА. Этот коэффициент, равный 10, называется фактором предела точности.

«Таким образом, предельный коэффициент точности можно определить как отношение ограничивающего первичного тока, до которого сохраняется точность ТТ, к номинальному первичному току».

Поскольку вторичная обмотка трансформатора тока класса защиты подключена к некоторому реле защиты, ожидается, что трансформатор тока не должен быть насыщен по крайней мере до заданного значения. Давайте рассмотрим это утверждение, предположив, что защита от сверхтока. Предположим, что уставка максимального тока в 8 раз превышает номинальный ток.

I _с = Настройка максимального тока = 8I _n

Итак, ТТ не должен насыщаться по крайней мере до 8I _n . Следовательно, предельный коэффициент точности (ALF) ТТ должен быть больше 8. При выборе ALF учитывается коэффициент безопасности 2, следовательно, ALF подходящего ТТ должен быть 2 × 8 = 16. Этот ТТ сохранит свою точность измерения вверх.

No related posts.