Трансформатор тока для чего нужен: Измерительный трансформатор тока. Что это и зачем он нужен?

Основные сведения о трансформаторе тока

Джон Ренни

Рисунок с сайта www.electronics-tutorials.ws

(ТТ) широко используются в электрических распределительных системах для измерения, измерения и защиты.Это простые устройства, предназначенные для создания переменного тока во вторичной обмотке, который прямо пропорционален току в первичном проводе.

Самый распространенный тип ТТ — это тороидальный ТТ. Тороидальные трансформаторы тока характеризуются тем, что первичный токопроводящий провод проходит непосредственно через центральную жилу. Тороидальные трансформаторы тока всегда подключаются последовательно, поэтому их часто называют «последовательными трансформаторами».

Конструкция ТТ проста. Вторичные обмотки из медной магнитной проволоки намотаны вокруг полого сердечника из электротехнической стали, а первичный проводник проходит через центр сердечника.Магнитный поток первичного проводника улавливается сердечником и индуцирует ток во вторичных обмотках, пропорциональный количеству вторичных обмоток. ТТ бывают разных конфигураций, но все имеют эту базовую конструкцию.

обычно имеют стандартный вторичный выходной ток 1 или 5 ампер. Коэффициент CT — это просто первичный и вторичный токи, выраженные как соотношение, где вторичный ток равен 1 или 5 ампер. ТТ с коэффициентом 100/5 означает, что первичный ток в 20 раз больше вторичного тока.Когда по первичному проводнику течет 100 ампер, во вторичной обмотке протекает ток 5 ампер.

Увеличивая количество вторичных обмоток, вторичный ток может быть намного меньше, чем ток в первичной цепи. По мере увеличения количества витков вторичный ток пропорционально уменьшается. В ТТ количество витков вторичной обмотки и ток во вторичной обмотке обратно пропорциональны. Например, трансформатор тока с коэффициентом 100/5 имеет 20 витков, тогда как трансформатор тока с коэффициентом 100/1 имеет 100 витков.Увеличение числа оборотов снижает вторичный ток на выходе.

Сопутствующие товары

Что такое трансформатор тока (ТТ)? Определение, построение, векторная диаграмма и типы

Определение: Трансформатор тока — это устройство, которое используется для преобразования тока с более высокого значения в пропорциональный ток к более низкому значению. Он преобразует ток высокого напряжения в ток низкого напряжения, благодаря чему сильный ток, протекающий по линиям передачи, надежно контролируется амперметром.

Трансформатор тока используется с прибором переменного тока, измерителями или контрольной аппаратурой, где измеряемый ток имеет такую ​​величину, что измеритель или приборную катушку невозможно сделать с достаточной пропускной способностью по току. Трансформатор тока показан на рисунке ниже.

Первичный и вторичный ток трансформаторов тока пропорциональны друг другу. Трансформатор тока используется для измерения тока высокого напряжения из-за сложности с недостаточной изоляцией самого счетчика.Трансформатор тока используется в счетчиках для измерения силы тока до 100 ампер.

Строительство трансформаторов тока

Сердечник трансформатора тока изготовлен из слоистой кремнистой стали. Для получения высокой степени точности для изготовления стержней используется Permalloy или Mumetal. Первичные обмотки трансформаторов тока пропускают измеряемый ток, и он подключен к главной цепи. Вторичные обмотки трансформатора пропускают ток, пропорциональный измеряемому току, и он подключается к токовым обмоткам счетчиков или приборов.

Первичная и вторичная обмотки изолированы от сердечников и друг от друга. Первичная обмотка — это однооборотная обмотка (также называемая стержневой первичной обмоткой), по которой проходит полный ток нагрузки. Вторичная обмотка трансформаторов имеет большое количество витков.

Соотношение первичного и вторичного тока известно как коэффициент трансформатора тока цепи . Коэффициент тока трансформатора обычно высокий. Номинальные значения вторичного тока составляют 5 А, 1 А и 0.1А. Текущие номинальные значения первичной обмотки варьируются от 10 А до 3000 А или более. Символическое изображение трансформатора тока показано на рисунке ниже.

Принцип работы трансформатора тока немного отличается от силового трансформатора. В трансформаторе тока полное сопротивление нагрузки или нагрузка на вторичной обмотке немного отличается от силовых трансформаторов. Таким образом, трансформатор тока работает в условиях вторичной цепи.

Бремя груза

Нагрузка трансформатора тока — это величина нагрузки, подключенной ко вторичному трансформатору.Он выражается как мощность в вольт-амперах (ВА). Номинальная нагрузка — это величина нагрузки, указанная на паспортной табличке ТТ. Номинальная нагрузка — это произведение напряжения и тока на вторичной обмотке, когда трансформатор тока подает на прибор или реле максимальное номинальное значение тока.

Влияние открытых вторичных обмоток трансформатора тока

В нормальных условиях эксплуатации вторичная обмотка ТТ подключена к его нагрузке и всегда замкнута. Когда ток течет через первичные обмотки, он всегда течет через вторичные обмотки, и ампер-витки каждой обмотки соответственно равны и противоположны.

Количество витков вторичной обмотки будет на 1% и 2% меньше, чем витков первичной обмотки, и разница будет использоваться в намагничивающем сердечнике. Таким образом, если вторичная обмотка разомкнута и ток течет через первичные обмотки, то размагничивающего потока из-за вторичного тока не будет.

Из-за отсутствия противоамперных витков вторичной обмотки, не имеющий сопротивления первичный MMF создаст аномально высокий магнитный поток в сердечнике. Этот поток вызовет потери в сердечнике с последующим нагревом, и на вторичном выводе будет индуцировано высокое напряжение.

Это напряжение вызвало пробой изоляции, а также в будущем может произойти потеря точности, потому что чрезмерный MMF оставляет остаточный магнетизм в сердечнике. Таким образом, вторичная обмотка ТТ никогда не может быть разомкнута, когда по первичной обмотке проходит ток.

Векторная диаграмма трансформатора тока

Векторная диаграмма трансформатора тока показана на рисунке ниже. Основной поток взят за эталон. Наведенные напряжения в первичной и вторичной обмотках отстают от основного потока на 90º.Величина первичного и вторичного напряжений зависит от количества витков на обмотках. Ток возбуждения индуцируется составляющими намагничивающего и рабочего тока.

где, I _с — вторичный ток
E _с — вторичное индуцированное напряжение
I _p — первичный ток
E _p — первичное индуцированное напряжение
K _t — коэффициент передачи, количество вторичных витков / количество витков первичной обмотки
I ₀ — ток возбуждения
I _м — ток намагничивания
I _Вт — рабочий компонент
Φ _с — главный поток

Вторичный ток отстает от вторичного наведенного напряжения на угол θº.Вторичный ток перемещается в первичную обмотку путем реверсирования вторичного тока и умножения на коэффициент трансформации. Ток, протекающий через первичную обмотку, является суммой возбуждающего тока I ₀ и произведения коэффициента трансформации и вторичного тока K _t I _s.

Ошибка соотношения и фазового угла CT

Трансформатор тока имеет две ошибки — ошибку соотношения и ошибку угла сдвига фаз.

Current Ratio Errors — Трансформатор тока в основном обусловлен энергетической составляющей тока возбуждения и обозначается как

Где I _p — первичный ток.K _t — передаточное число и вторичный ток.

Ошибка угла фазы — В идеальном трансформаторе тока векторный угол между первичным и обратным вторичным током равен нулю. Но в реальном трансформаторе тока существует разность фаз между первичным и вторичным токами, потому что первичный ток также обеспечивает составляющую тока возбуждения. Таким образом, разница между двумя фазами называется ошибкой фазового угла.

Типы трансформаторов тока

Трансформаторы тока в основном подразделяются на три типа, т.е.е., трансформатор тока намотки, трансформатор тока тороидальный и трансформаторы стержневого типа.

1. Трансформатор с обмоткой — В этом трансформаторе первичная обмотка расположена внутри трансформатора. Первичная обмотка имела один виток и была подключена последовательно с проводником, измеряющим ток. Трансформатор с обмоткой в ​​основном используется для измерения тока от 1 до 100 ампер.

2. Штыревой трансформатор тока — Штыревой трансформатор имеет только вторичные обмотки.Проводник, на котором установлен трансформатор, будет действовать как первичная обмотка трансформаторов тока.

3. Тороидальный трансформатор тока — Этот трансформатор не содержит первичных обмоток. Линия, по которой протекает ток в сети, подключается через отверстие или окно трансформаторов. Основным преимуществом этого трансформатора является то, что трансформатор имеет симметричную форму, благодаря чему он имеет низкий поток рассеяния, а значит, и меньшие электромагнитные помехи.

Что такое трансформаторы тока и зачем они нужны инженерам?

Трансформаторы тока (ТТ) являются основным элементом электроустановок во многих отраслях промышленности. В этой статье будут рассмотрены преимущества и использование трансформаторов тока, их основная конструкция и способы выбора трансформаторов тока для электрических приложений.

Что такое трансформаторы тока?

Трансформатор тока — это тип измерительного трансформатора, используемый для измерения переменного тока, или переменного тока, путем его масштабирования до уровней, подходящих для измерительных приборов и / или защитных реле.Использование трансформатора тока идеально, когда изоляция измерительного или защитного прибора не может выдерживать линейный ток без пробоя.

Строительство

Трансформатор тока состоит из первичной и вторичной обмоток на многослойном стальном сердечнике. Его наиболее заметной особенностью является небольшое количество витков в первичной обмотке (один или два витка толстого провода с высокой допустимой нагрузкой по току) по сравнению с большим количеством витков во вторичной обмотке (несколько сотен витков тонкого провода).

Следовательно, ТТ производит ток во вторичной обмотке, пропорциональный току первичной обмотки. Альтернативная конструкция, а именно трансформатор тока «оконного типа», имеет отверстие в стальном сердечнике. Через него проходит проводник, по которому проходит первичный ток.

Трансформаторы тока (на фото посередине) на электрической подстанции.

Различия между трансформаторами тока и трансформаторами напряжения

Трансформаторы тока и трансформаторы напряжения (ТП) вместе известны как «измерительные трансформаторы».Это потому, что они предназначены для преобразования высокого тока / напряжения в уровни, подходящие для измерительных и защитных устройств. Однако есть несколько различий между двумя типами трансформаторов.

Трансформатор трансформатора тока используется для преобразования высокого напряжения в более низкий, в то время как трансформатор тока преобразует высокое напряжение в низкое напряжение. В трансформаторе тока первичная обмотка имеет гораздо меньшее количество витков по сравнению с вторичной обмоткой, в то время как в трансформаторе напряжения все наоборот.

Функционально это означает, что вторичный ток пропорционален первичному току трансформатора тока и наоборот.Стандартные номиналы трансформаторов тока составляют 1 А или 5 А, в то время как трансформаторы тока имеют стандартные номиналы 120 В во вторичной обмотке для первичных напряжений до 24 кВ и 115 В во вторичной обмотке для первичных напряжений, превышающих 24 кВ.

ТТ также подключаются последовательно с устройством, а ТТ подключаются параллельно. Эти устройства пропускают ток через обмотки трансформатора тока, в то время как напряжение появляется на обмотках трансформатора тока.

Крупный план трансформаторов тока, прикрепленных к медным шинам.

Выбор трансформаторов тока

Правильный выбор трансформатора тока обеспечивает точные измерения и пригодность для измерительных приборов. Ниже приведены некоторые важные критерии выбора ТТ.

Коэффициент трансформации

ТТ указаны с использованием соотношения витков первичной и вторичной обмоток. Например, (где «x» обозначает любое число) трансформаторы тока x: 5 и трансформаторы тока x: 1 имеют силу тока во вторичных обмотках 5A и 1A соответственно.

Коэффициент трансформации также описывает соотношение напряжений в обеих обмотках. Коэффициенты трансформации можно рассчитать по простой формуле: Ip / Is (где «Ip» = ток первичной обмотки, а «Is» = ток вторичной обмотки). Is в большинстве трансформаторов тока составляет либо 1А, либо 5А, при этом большинство измерительных приборов имеют наивысший класс точности 5А.

Возможные убытки

Правильный выбор ТТ также зависит от номинального тока измерительного прибора или реле, а также от длины проводника между устройством (-ами) и ТТ.Причина этого в том, что потери в линии увеличиваются при более высоких токах и более длинных промежутках. ТТ 5А идеальны в случаях, когда измерительный прибор и трансформатор находятся на расстоянии менее 10 метров, в то время как ТТ 1А предпочтительнее для более длинных участков кабеля, чтобы минимизировать потери в линии.

Классы точности

Трансформаторы тока также указываются с использованием классов точности, которые описывают уровень точности измеренных значений тока. Согласно стандарту IEC 61869-1 классы точности трансформаторов тока равны 0.1, 0,2 с, 0,2, 0,5, 0,5 с, 1 и 3. Ниже приведены некоторые классы точности ТТ для различных приложений:

Класс 0,1 или 0,2: Стандартный счетчик

Класс 1: Промышленные измерения

Класс от 0,5 до 0,5S / от 0,2 до 0,2S: Коммунальный счетчик

Класс 5P или 10P: Измерение защиты

Линии электропередач на распределительной станции.

Номинальная частота

Частота, измеряемая в герцах, является основным фактором при выборе трансформатора тока.Как правило, номинальная частота ТТ должна быть равна или превышать частоту предполагаемого применения. Например, ТТ 50 Гц или 60 Гц подходит для установки на 50 Гц.

Сила тока установки

Выбор подходящего ТТ также зависит от измеряемого тока. Например, ТТ, необходимый для электрических нагрузок в одном помещении, будет меньше, чем в большом здании. Для получения наиболее точных результатов сила тока нагрузки должна быть как можно ближе к силе тока трансформатора тока.

Например, трансформатор тока на 50 А подходит для установки на 45 А. Выбор ТТ со значительно большей силой тока, чем установка (например, ТТ на 50А для приложения 10А может привести к тому, что он покажет «0А»).

Бремя

«Нагрузка» ТТ означает величину сопротивления (в Ом) и индуктивности (в мГн), которая может быть подключена к его вторичной обмотке, не вызывая погрешности больше, чем указано в его классе точности. Факторы, составляющие нагрузку на ТТ, включают количество метров и реле, а также длину проводника, подключенного к вторичной обмотке.

Общая эффективная нагрузка на трансформатор тока представляет собой комбинацию нагрузок каждого подключенного устройства в ваттах и ​​ВАр (вольт-ампер-реактивный).

Важность и применение трансформаторов тока

Трансформаторы тока необходимы для изоляции электрических устройств от более высокого потребляемого тока, присутствующего в линиях передачи переменного тока. Они работают за счет уменьшения тока питания до уровней, безопасных для устройств измерения и защиты.

Основные области применения трансформаторов тока включают электрические подстанции, коммерческие объекты и промышленные распределительные станции. Трансформаторы тока похожи на трансформаторы напряжения (напряжения), но отличаются по конструкции и принципу действия.

Правильный выбор трансформатора тока гарантирует точность его измерения. Для этого необходимо убедиться, что номинальные характеристики ТТ соответствуют предполагаемой работе — для минимизации нежелательных затрат, потерь энергии и отказов оборудования.

и их применение

и их применение — Трансформаторы тока (ТТ) используются в установках среднего (MV) и высокого напряжения (HV), чтобы дать изображение электрического выхода для устройств защиты и реле, а также для измерения. инструменты.Они предназначены для подачи тока во вторичную обмотку, соответствующего току, протекающему в первичной обмотке. В другом посте мы объяснили основные принципы конструкции и работы трансформатора тока. Теперь мы представим несколько практических типов трансформаторов тока и их применения.

Трансформатор — это электрический прибор, используемый для передачи электрической энергии от одной цепи к другой без изменения ее частоты, и он может быть получен за счет электромагнитной индукции.По сути, трансформаторы бывают двух видов: с сердечником и оболочкой. Основная операция — понижать и повышать напряжение.

Измерительные трансформаторы используются для измерений, поскольку эти трансформаторы измеряют напряжение, ток, мощность и энергию. Они используются в нескольких устройствах, таких как амперметр, вольтметр, ваттметр и счетчик энергии. Эти трансформаторы делятся на два основных типа, а именно трансформатор напряжения и трансформатор тока.В этом посте мы полностью обсудим определение, типы и применение трансформаторов тока.

Измерительный трансформатор, который используется для создания переменного тока (переменного тока) во вторичной части трансформатора, представлен как трансформатор тока. Он также представлен как последовательный трансформатор, поскольку он сконфигурирован последовательно со схемой для измерения различных параметров электроэнергии.Здесь ток во вторичной части соотносится с током в первичной. В основном они используются для уменьшения токов высокого напряжения на выходах низкого напряжения.

Принцип работы трансформатора тока несколько отличается при его измерении с помощью трансформаторов стандартного типа. Он содержит две обмотки, аналогичные обычному трансформатору напряжения. Когда переменный ток подается через первичную секцию, может создаваться переменный магнитный поток, тогда переменный ток будет стимулироваться через вторичную секцию.В этой форме сопротивление нагрузки очень низкое. Следовательно, это устройство работает в условиях короткого замыкания. Таким образом, ток через вторичную часть основан на токе в первичной обмотке, но не на импедансе нагрузки.

Типы трансформаторов тока представлены на рынке несколькими типами. В этом посте мы представим их основные виды. Трансформаторы тока подразделяются на четыре основных типа, которые включают следующее:

Внутренние трансформаторы тока обычно используются в низковольтных цепях.Сами они делятся на разные формы, такие как оконные, раневые и стержневые. Обмоточный тип состоит из двух обмоток, включая первичную и вторичную, аналогичную основному типу. Они используются для суммирования из-за их высокой точности и больших значений ампер-витков первичной обмотки.

Инструмент стержневого типа содержит первичный стержень с вторичными сердечниками. В этой форме первичная планка является важной частью. Точность этого устройства может быть снижена из-за эффекта намагничивания в сердечнике.Форма окна может быть установлена ​​в области первичного проводника, поскольку моделирование этих трансформаторов может выполняться без первичной обмотки.

Эти формы трансформаторов бывают с разъемным сердечником и монолитными. Первичный провод должен быть отсоединен перед подключением этого типа трансформатора, тогда как в случае разъемного сердечника он может проходить прямо в секции проводника, не разделяя его.

Наружные трансформаторы тока используются в высоковольтных цепях, таких как распределительные устройства и подстанции.Они представлены в двух формах: элегазовая изоляция и маслонаполненная. Трансформаторы тока с элегазовой изоляцией легче, если сравнивать их с маслонаполненными трансформаторами.

Бак-пик может быть прикреплен к первичной части, которая представляет собой конструкцию живого бака трансформатора тока. В этой конструкции используются небольшие вводы, поскольку и первичный проводник, и резервуар имеют одинаковую емкость. Первичная обмотка разделенного типа используется для трансформаторов тока с несколькими коэффициентами передачи.

Следовательно, отводы сконфигурированы на резервуаре, предназначенном для первичной секции, поэтому с помощью этих устройств можно достичь переменного тока. Когда отводы подаются на вторичную обмотку, то рабочие ампер-витки могут быть изменены, пока они подаются на первичную секцию, так что неиспользованный медный зазор можно оставить, исключая самый низкий уровень.

Этот тип трансформатора аналогичен стержневой форме, в которой вторичная часть и сердечник устанавливаются в секции первичного проводника.Вторичная часть трансформатора может быть скручена в круговую, отличную от кольцевого сердечника. Он прикрепляется к высоковольтному вводу силовых трансформаторов, автоматических выключателей, распределительного устройства или генераторов.

Когда проводник проходит через проходной изолятор, он работает как первичная обмотка, и конфигурацию сердечника можно выполнить, заключив изолирующую втулку. Эти формы трансформаторов тока используются в высоковольтных системах для целей реле, поскольку они не дороги.

Эти трансформаторы представляют собой высокоточные трансформаторы, которые в основном используются для анализаторов мощности и высокоточных амперметров. Эти трансформаторы бывают нескольких типов, например переносные с зажимом ON, гибкие и с разъемным сердечником. Измерение уровня тока для переносных типов трансформаторов тока отличается от 1000 А до 1500 А. Эти устройства обычно используются для обеспечения изоляции измерительных приборов от цепей с большим напряжением.Посетите здесь, чтобы полностью узнать типы трансформаторов тока.

В дополнение к четырем основным типам, рассмотренным ранее, существуют другие типы трансформаторов тока, в том числе:

Стандартные измерительные трансформаторы тока используются в комбинация с амперметрами для контроля высоких токов, которые понижаются до нормального выходного уровня 1 А или 5 А.Состояние напряжения переменного тока трансформатора тока согласуется с уровнем напряжения переменного тока измерительного прибора или амперметра.

Форма 200/5 FSD (полное отклонение) трансформатора тока используется в сочетании с токарным амперметром с номиналом от нуля до 200 A. Амперметр идентифицируется калибровкой, так что FSD происходит после выхода трансформатор тока — 5 А.

Нагрузка R устройства должна быть как можно меньшей, чтобы обеспечить близкое к короткому замыканию замыкание для обеспечения беспрепятственного выхода вторичной обмотки.Нагрузка R, используемая в сочетании с вольтметром, также должна быть как можно меньше, чтобы вторичное напряжение трансформатора тока оставалось небольшим для повышения точности.

Стандартные номинальные значения напряжения переменного тока для обычных измерительных ТТ составляют 10, 5 и 2,5 В. Для измерительных устройств важно обеспечить насыщение в соотношении, которое гарантирует безопасность измерительного устройства при выходе, превышающем номинальное, или в ситуациях с недостаточным уровнем неисправности.

Если амперметр исключен из системы, вторичная обмотка полностью разомкнута, и устройство работает как повышающий трансформатор.Частично это связано с очень сильным увеличением намагничивающей среды в сердечнике трансформатора тока, поскольку во вторичной части нет противоположного выхода, чтобы предотвратить это.

Это может привести к возникновению очень большого напряжения во вторичной обмотке, так как отношение V _p (N _s / N _p ) улучшается через вторичную обмотку. По этой причине трансформатор тока никогда не должен находиться в разомкнутом состоянии. Если необходимо снять нагрузку (или амперметр), сначала необходимо установить устройство защиты от короткого замыкания рядом с клеммами вторичной обмотки, чтобы снизить риск поражения электрическим током.

Измерительный трансформатор тока сконструирован так, чтобы постоянно измерять ток и работать точно в пределах номинального уровня тока. Пределы сдвига фаз и погрешность тока определяются классом точности. Классы точности включают 0,1, 0,2, 0,5 и 1.

В счетчиках энергии, ваттметрах и измерителях коэффициента мощности из-за сдвига фазы возникают ошибки. Хотя объяснение электронных счетчиков энергии и мощности позволило откалибровать текущую фазовую ошибку.

Когда ток превышает стандартный уровень, измерительный трансформатор тока насыщается, тем самым ограничивая скорость тока через прибор. Основные вещества для этого типа трансформаторов тока обычно имеют небольшой уровень насыщения, например нанокристаллические.

Формы Nuvotem AP и AQ представляют собой прецизионные трансформаторы тока с нормальной точностью 0,1–0,2%, что делает их желательными для случаев, когда требуется высокая точность и как минимум сдвиг фаз.

Защитный трансформатор тока смоделирован так, чтобы он хорошо работал в состоянии перегрузки по току.Это позволяет конкретным реле точно контролировать токи короткого замыкания даже в ситуациях с очень большим током. Вторичный выход используется для запуска защитного реле, которое может изолировать участок энергетической цепи, находящийся в состоянии неисправности. Материал сердечника для этого типа ТТ имеет высокий уровень насыщения и обычно изготавливается из кремнистой стали.

В этой форме первичная обмотка практически соединена последовательно с проводником, контролирующим ток.Первичная часть состоит из одного витка и находится внутри устройства. Проволочные обмотки трансформаторов тока могут использоваться для измерения токов в диапазоне от 1 до 100 А.

В этой форме шина основной цепи сама выполняет роль первичной секции с одним витком. Итак, линейный трансформатор включает только вторичные обмотки. Сам корпус трансформатора тока обеспечивает изоляцию между землей и первичной цепью.Такие трансформаторы можно использовать при самых высоких напряжениях передачи, используя масляную изоляцию и фарфоровые вводы.

В этой форме трансформатор тока устанавливается над шиной или изолированным проводом, а вторичная обмотка имеет лишь низкий уровень изоляции. Для достижения нестандартных уровней или для других конкретных целей через кольцо следует пропустить более одного витка первичного провода. Сердечник обычно изготавливается из слоистой кремнистой стали, а обмотки — из меди.

Суммирующие трансформаторы используются для сравнения значений реле, полученных на выходе в трех фазах первичной части. Это выполняется путем преобразования трехфазных значений в однофазные величины. Трансформаторы тока линии прикреплены к первичной части вспомогательного трансформатора тока. Эти инструменты применяются для обеспечения надлежащего функционирования релейных цепей.

Ошибки, возникающие в различных типах трансформаторов тока, включают следующее:

• Первичная часть трансформатора нуждается в MMF (магнитодвижущей силе) для создания потока, который вызывает ток намагничивания в системе. .
• Выход холостого хода трансформатора содержит элемент отходов сердечника, что приводит к гистерезисным и вихретоковым потерям.
• Пока сердечник устройства насыщен, плотность потока намагничивающей нагрузки может быть снижена, и могут произойти другие потери.

Перед выбором лучшего трансформатора тока для приложения необходимо учесть следующие особенности:

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

Этот выбор также следует делать с учетом максимальной интенсивности первичной цепи и профиля проводника.

Двумя основными областями применения трансформаторов тока являются измерение тока и защита. Они также используются для изоляции между измерительными приборами и высоковольтными электрическими сетями. Это гарантирует безопасность не только пользователя, но и используемого конечного инструмента. Рекомендуется использовать трансформаторы тока для приложений 40А и более.

Измерительный трансформатор тока сконструирован для измерения тока на сплошном основании.Эти типы трансформаторов тока работают с большой точностью, но в пределах номинального уровня тока. Измерительные трансформаторы тока включают в себя первичную секцию, в которую подается измеряемый ток. Измерительные приборы прикреплены к вторичной секции. Это делает их пригодными для использования в сочетании с другими измерительными приборами и продуктами для определения мощности — от простых измерителей мощности до счетчиков энергии, таких как:

• Амперметры
• Счетчики киловатт-часов
• Измерительные блоки
• Реле управления

Защитный трансформатор тока используется для уменьшения токов в электрических сетях, тем самым защищая их от сбоев.Эти типы трансформаторов тока измеряют фактический ток в первичной обмотке и генерируют пропорциональные выходные сигналы на вторичных сторонах, которые полностью изолированы от первичной цепи.

Этот выходной ток затем используется как вход для защитной части, которая автоматически изолирует это реле силовой цепи в случае пробоя. Поскольку изолирована только неисправная часть, остальная часть конфигурации может продолжать нормально работать.

Некоторые из важных случаев применения трансформаторов тока:

• Управление высоковольтными электрическими подстанциями и электросетью
• Активация защитного реле в случае возникновения тока сбоя и изоляция компонента системы или всей системы от основного источника питания
• Коммерческие измерительные приборы
• Система дифференциальной защиты, защиты от замыканий на землю и защиты шин
• Двигатели и генераторные установки
• Панель управления (APFC, VCB, MCC, AMF, PCC и Релейные панели) и приводы
• Стандартные типы для лабораторных целей
• Тип проходного изолятора, масляный трансформатор тока в силовом трансформаторе
• Измерение, мониторинг, запись и управление током

Трансформатор тока (ТТ) — конструкция и принцип работы

Трансформатор тока (ТТ) — это трансформатор, который используется для измерения переменного тока.Он производит переменный ток (AC) во вторичной обмотке, который пропорционален переменному току в первичной обмотке. Трансформаторы тока, наряду с трансформаторами напряжения или потенциала, являются измерительными трансформаторами.

Трансформаторы тока предназначены для создания уменьшенной копии тока в линии высокого напряжения и изоляции измерительных приборов, счетчиков, реле и т. Д. От силовой цепи высокого напряжения
.

Большие переменные токи, которые нельзя измерить или пропустить через обычный амперметр, и токовые катушки ваттметров, счетчиков энергии можно легко измерить с помощью трансформаторов тока вместе с обычными приборами низкого диапазона.

Связано: Принцип работы трансформатора

Обозначение трансформатора тока / принципиальная схема

Трансформатор тока (CT) в основном имеет первичную обмотку из одного или нескольких витков с большим поперечным сечением. В некоторых случаях перемычка, по которой проходит большой ток, может действовать как первичная обмотка. Он включен последовательно с линией, по которой проходит большой ток. Конструкция трансформатора тока

Вторичная обмотка трансформатора тока состоит из большого количества витков тонкого провода с малой площадью поперечного сечения.Обычно он рассчитан на 5А. Он подключен к катушке амперметра нормального диапазона.

Связано: Почему вторичная обмотка трансформатора тока (ТТ) не должна быть разомкнута?

Принцип работы трансформатора тока

Эти трансформаторы в основном представляют собой повышающие трансформаторы, то есть повышающие напряжение от первичной к вторичной. Таким образом, ток уменьшается от первичного к вторичному.

Итак, с текущей точки зрения, это понижающий трансформатор, значительно понижающий значение тока от первичной к вторичной.

Пусть,

N ₁ = Число витков первичной обмотки

N ₂ = Число витков вторичной обмотки

I ₁ = Ток первичной обмотки

I ₂ = Ток вторичной обмотки

Для трансформатора,

I ₁ / I ₂ = N ₂ / N ₁

Поскольку N ₂ очень велико по сравнению с N ₁ , отношение I ₁ к I ₂ также очень высока для трансформаторов тока.Такой коэффициент тока указывается для представления диапазона трансформатора тока.

Например, рассмотрим диапазон 500: 5, тогда он означает, что C.T. понижает ток от первичной к вторичной в соотношении 500 к 5.

I ₁ / I ₂ = 500/5

Зная этот коэффициент тока и показания счетчика на вторичной обмотке, фактический протекающий высокий ток в линии через первичный можно получить.

Типы трансформаторов тока

В зависимости от области применения трансформаторы тока можно в целом разделить на два типа:

1. Внутренние трансформаторы тока
2. Внешние трансформаторы тока

Внутренние трансформаторы тока

Спроектированные трансформаторы тока для установки внутри металлических шкафов известны как внутренние трансформаторы тока.

В зависимости от метода изоляции их можно дополнительно классифицировать как:

• Ленточная изоляция
• Литая смола (эпоксидная, полиуретановая или полибетонная)

С точки зрения конструкции трансформаторы тока для внутренних помещений можно разделить на следующие категории: следующих типов:

1. Шина Тип CT : ТТ, имеющие шину подходящего размера и материал, используемый в качестве первичной обмотки, известны как ТТ стержневого типа. Пруток может иметь прямоугольное или круглое сечение.
2. ТТ с прорезью / окном / кольцом : ТТ, имеющие отверстие в центре для прохода через него первичного проводника, известны как ТТ «кольцевого типа» (или «типа« прорезь / окно »).
3. ТТ с обмоткой : ТТ, имеющий более одного полного витка первичной обмотки, намотанной на сердечник, известен как ТТ с обмоткой. Присоединительные первичные клеммы могут быть аналогичны клеммам трансформатора тока стержневого типа, или для этой цели могут быть предусмотрены прямоугольные контактные площадки.

Трансформатор тока для наружной установки

Эти трансформаторы тока предназначены для наружного применения.Они используют трансформаторное масло или любую другую подходящую жидкость для изоляции и охлаждения. ТТ, погруженный в жидкость, который герметичен и не связан с атмосферой, известен как герметичный ТТ.

Масляные трансформаторы тока наружной установки далее классифицируются как

1. с живым баком типа CT
2. с мертвым баком типа CT

Большинство трансформаторов тока наружной установки представляют собой высоковольтные трансформаторы тока. В зависимости от области применения они далее подразделяются на:

1. Измерительный трансформатор тока
2. Защитный трансформатор тока

Трансформатор тока резервуара под напряжением

В этой конструкции измерительных трансформаторов резервуар, в котором размещены сердечники, находится под напряжением системы.ТТ живого резервуара показан на рисунке. Следует отметить, что проходной изолятор этого ТТ может повредиться при транспортировке, так как его центр тяжести находится на большой высоте.

Трансформатор тока мертвого резервуара

В конструкции трансформаторов тока мертвого резервуара резервуар, в котором размещены сердечники, поддерживается под потенциалом земли.

На рисунке показана конструкция «мертвого» резервуара (с одной втулкой), монтаж которой аналогичен конструкции «живого» резервуара, но здесь центр тяжести расположен низко.Следовательно, этот тип ТТ не повреждается при транспортировке.

На рисунке показан трансформатор тока с мертвым резервуаром (с двумя проходными изоляторами), который имеет очень компактные размеры и может быть установлен на стальной конструкции рядом с автоматическими выключателями наружной установки.

ТТ, имеющий более одной жилы и более одной вторичной обмотки, известен как многожильный ТТ (например, ТТ, имеющий измерительные и защитные жилы).

Трансформатор трансформатора тока, в котором более одного коэффициента передачи можно получить путем повторного подключения или заделки лентой в первичной или вторичной обмотке, известен как измерительный трансформатор с несколькими коэффициентами (например,грамм. ТТ с коэффициентом 800-400-200 / 1 А). В таких трансформаторах следует избегать обмотки первичной обмотки изолентой, насколько это допускается конструкцией.

Измерительный трансформатор, предназначенный для выполнения двойной задачи измерения и защиты, известен как измерительный трансформатор двойного назначения.

ТТ с разъемным измерительным сердечником, используемый для измерения тока в шине, известен как ТТ с разъемным сердечником. Пружинное действие ТТ с разъемным сердечником позволяет оператору использовать этот ТТ для охвата токоведущей шины низкого напряжения, не останавливая прохождение тока.

Измерительный ТТ и защита ТТ

ТТ до некоторой степени похож на силовой трансформатор, поскольку оба зависят от одного и того же фундаментального механизма электромагнитной индукции, но имеют значительные различия в их конструкции и работе.

, используемый для схем измерения и индикации . обычно называют измерительным ТТ .

, используемый вместе с защитными устройствами обозначается как Protection CT .

ТТ измерительного класса имеет гораздо меньшую емкость ВА, чем ТТ класса защиты. Измерительный трансформатор тока должен быть точным во всем диапазоне, например: от 5% до 125% нормального тока. Другими словами, его намагничивающий импеданс при низких уровнях тока (и, следовательно, низких уровнях магнитного потока) должен быть очень высоким.

ТТ с измерительным сердечником разработан для более точной работы в указанном диапазоне номинальных токов. Когда ток превышает это значение, измерительное ядро ​​становится насыщенным, тем самым ограничивая уровень тока в устройстве.Это защищает подключенные приборы учета от перегрузки при протекании тока уровня повреждения. Он предохраняет расходомер от чрезмерных крутящих моментов, которые могут возникнуть во время этих неисправностей.

Напротив, для трансформатора тока класса защиты ожидается, что линейный отклик будет в 20 раз больше номинального тока. Его характеристики должны быть точными в диапазоне нормальных токов и до токов короткого замыкания. В частности, для трансформаторов тока степени защиты намагничивающее сопротивление должно поддерживаться на высоком уровне в диапазоне токов порядка токов короткого замыкания.

Защитный сердечник разработан для преобразования сигнала без искажений даже в диапазон перегрузки по току. Это позволяет защитным реле точно измерять значение тока короткого замыкания даже в условиях очень высокого тока.

Для измерения трансформаторов тока требуется точность в пределах нормального рабочего диапазона до 125 процентов от номинального тока. Для сверхтоковых условий, помимо этого, точность не требуется, скорее, должно быть насыщение в сердечнике, чтобы снять напряжение с подключенных приборов из-за перегрузки по току.

Точность не требуется для токов ниже номинального значения для защитных трансформаторов тока. Но должна быть точность при всех более высоких значениях тока, вплоть до максимального первичного тока, равного максимальному уровню неисправности системы.

Решение о том, следует ли использовать ТТ двойного назначения для измерения и защиты, зависит от различных факторов, таких как конструкция, стоимость и место, а также от способности прибора выдерживать кратковременные перегрузки по току.

Трансформаторы тока класса T и класса C

ANSI / IEEE классифицируют трансформаторы тока на два типа:

1. Трансформатор тока класса T
2. Трансформатор тока класса C

Как правило, трансформатор тока класса T представляет собой трансформатор тока с обмоткой с одним или более витков первичной обмотки, намотанных на сердечник.Это связано с большим потоком утечки в активной зоне. Из-за этого единственный способ определить его производительность — это проверить. Другими словами, стандартные кривые рабочих характеристик нельзя использовать с трансформаторами тока такого типа.

Для ТТ класса C буквенное обозначение «C» означает, что поток утечки незначителен. ТТ класса C являются более точными ТТ стержневого типа. В таких трансформаторах тока поток утечки из сердечника остается очень небольшим. Для таких трансформаторов тока характеристики можно оценить по стандартным кривым возбуждения.Кроме того, погрешность соотношения поддерживается в пределах ± 10% для стандартных условий эксплуатации.

Конструкция трансформатора тока

Как мы обсуждали выше, существует три типа конструкций, используемых для внутренних трансформаторов тока:

1. Обмотка типа CT
2. Тороидальный (оконный) тип CT
3. Стержневой тип CT

Трансформатор тока с обмоткой — Первичная обмотка трансформатора физически соединена последовательно с проводником, по которому проходит измеряемый ток, протекающий в цепи.Величина вторичного тока зависит от коэффициента трансформации трансформатора.

Трансформатор тока тороидального (оконного) типа — не содержит первичной обмотки. Вместо этого линия, по которой проходит ток, протекающий в сети, проходит через окно или отверстие в тороидальном трансформаторе. Некоторые трансформаторы тока имеют «разъемный сердечник», который позволяет его открывать, устанавливать и закрывать без отключения цепи, к которой они подключены.

Трансформатор тока со стержневым типом — Этот тип трансформатора тока использует фактический кабель или шину главной цепи в качестве первичной обмотки, что эквивалентно одиночной обмотке. перемена.Они полностью изолированы от высокого рабочего напряжения системы и обычно прикрепляются болтами к токоведущему устройству.

1. Трансформатор тока с обмоткой

В конструкции с обмоткой первичная обмотка намотана более чем на один полный оборот сердечника.

Конструкция трансформатора тока с обмоткой показана выше.

В трансформаторе тока с обмоткой низкого напряжения вторичная обмотка намотана на бакелитовый формирователь.Тяжелая первичная обмотка наматывается непосредственно на верхнюю часть вторичной обмотки с соответствующей изоляцией между ними.

В противном случае первичную обмотку наматывают полностью отдельно, а затем обматывают лентой из подходящего изоляционного материала и собирают с вторичной обмоткой на сердечнике.

Трансформаторы тока могут быть кольцевого или оконного типа. Некоторые часто используемые формы для штамповки трансформаторов тока оконного типа показаны на рисунке ниже.

Материал сердечника для намотки — железо-никелевый сплав или ориентированная электротехническая сталь.Перед установкой вторичной обмотки на сердечник ее изолируют с помощью концевых муфт и кольцевых обмоток из прессованного картона. Такие картоны обеспечивают дополнительную изоляцию и защиту обмотки от повреждений из-за острых углов.

2. Трансформатор тока стержневого типа

В трансформаторе тока этого типа первичная обмотка представляет собой не что иное, как стержень подходящего размера. Конструкция представлена ​​на рисунке.

Изоляция первичной обмотки стержневого типа представляет собой трубку из бакелизированной бумаги или смолу, отлитую непосредственно на стержень.Такая первичная обмотка стержневого типа является неотъемлемой частью трансформатора тока. Сердечник и вторичная обмотка в линейном трансформаторе одинаковы.

Штамповки, используемые для пластин в трансформаторах тока, должны иметь большую площадь поперечного сечения, чем у обычных трансформаторов. Благодаря этому сопротивление чередующихся углов остается минимально возможным. Следовательно, соответствующий ток намагничивания также невелик.

Обмотки расположены очень близко друг к другу, чтобы уменьшить реактивное сопротивление утечки.Чтобы избежать эффекта короны, в трансформаторе стержневого типа внешний диаметр трубки сохраняется большим.

Обмотки сконструированы таким образом, чтобы без повреждений они могли выдерживать силы короткого замыкания, которые могут быть вызваны коротким замыканием в цепи, в которую вставлен трансформатор тока.

При малых линейных напряжениях для изоляции используются лента и лак. Для линейных напряжений выше 7 кВ используются масляные трансформаторы тока или трансформаторы тока с композитным наполнением.

Использование / преимущества трансформатора тока

Трансформаторы тока широко используются для измерения тока и контроля работы электросети.

Наряду с выводами напряжения трансформаторы тока коммерческого назначения приводят в действие счетчики электроэнергии в ватт-часах практически в каждом здании с трехфазным питанием и однофазным питанием более 200 ампер.

Высоковольтные трансформаторы тока монтируются на фарфоровых или полимерных изоляторах, чтобы изолировать их от земли.

Трансформаторы тока могут быть установлены на выводах низкого или высокого напряжения силового трансформатора.

Часто несколько трансформаторов тока устанавливаются в виде «стека» для различных целей. Например, устройства защиты и коммерческое измерение могут использовать отдельные трансформаторы тока для обеспечения изоляции между цепями измерения и защиты и позволяют использовать трансформаторы тока с различными характеристиками (точность, характеристики перегрузки) для устройств.

Применение высоковольтных трансформаторов тока

Идеален для установки в точках измерения благодаря очень высокой точности.

Отличная частотная характеристика; идеально подходит для контроля качества электроэнергии и измерения гармоник.

Подходит для установки в фильтры переменного и постоянного тока на преобразовательных подстанциях для проектов HVDC.

Примеры применения:

1. Защита высоковольтных линий и подстанций.
2. Защита конденсаторных батарей.

   No related posts.