Трансформатор тока и напряжения: принцип работы, чем отличаются

Расшифровка маркировки и обозначений

Все специализированные, да и бытовые устройства, маркируются, в обязательном порядке. И если для продавца, большую роль играет штрих- или QR-код, то для потребителя, основным является буквенно-числовой индекс, отражающий характеристики и основную информацию о приобретении. Маркировка трансформаторов тока содержит такие основные показатели:

Первая заглавная буква «Т» — обозначает наименование продукта – трансформатор тока.
Вторая указывает тип конструкции – «П» проходной, «О» опорный, «Ф» фарфоровая покрышка.
Третья обозначает тип изоляции – «М» масляная и «Л» литая.
Число после сочетания букв – это класс изоляции. Указывается просто цифрой подразумевает величину в кВ.

Буквы «У» и «Х» означают возможность эксплуатации в умеренном и холодном климате. В большинстве моделей «УХ».
За ним идет число указывающее категорию устройства.
В конце индекса указывается коэффициент трансформации через «/» — первичной и вторичной обмотки.

Цена трансформаторов

Цена трансформатора варьируется в широких пределах и зависит от множества факторов. Здесь учитывается тип и назначение, мощность и другие электрические параметры. На стоимости устройств отражается сложность производства и используемые материалы

Немаловажное значение играет защита и другие особенности

Трансформатор известного производителя не может быть дешёвым. Однако покупатель может быть уверен, что приобретённое им устройство полностью соответствует указанным характеристикам, не выйдет из строя при первом включении и гарантированно отработает заложенный ресурс.

КАК СДЕЛАТЬ СВОЙ ТРАНСФОРМАТОР

Трансформаторы состоят из двух цепей, связанных с намагничивающимся материалом, которые называют «сердечником». Оба контура имеют определенную длину, она должна быть такой, чтобы катушки вокруг сердечника могли передавать энергию от одного контура к другому. В трансформаторе тока первичные цепи (энергия-передача) петли проходят через сердечник только один раз. Вторичная цепь петли проходит несколько раз вокруг ядра. Сердечник может быть стационарным, т.е. находиться на месте постоянно, или быть шарнирным, чтобы соответствовать направлению тока, что лучше защищает приборы от короткого замыкания.

Для того чтобы собрать мини-трансформатор нам понадобится:

Как сделать малогабаритный трансформатор своими руками:

Медную проволоку нужно обернуть вокруг железного кольца, чтобы она охватывала практически всю поверхность кольца. Обмотки могут перекрываться или нет. Чем больше число витков, тем меньше вторичный ток будет принят через вторичную обмотку.
Обмотайте конструкцию изолентой, чтобы детали держались вместе;
Снимите покрытие с концов провода;
Прикрепите зачищенные провода к концам амперметра;
Присоедините линию напряжения сети к железному кольцу. Используйте измерения на амперметре для определения коэффициента преобразования, чтобы можно было определить параметры трансформации и сравнить их с данными из вторичной обмотки;
Вставьте линию питания, которая проходит тестирование к амперметру. Сравните данные, для настройки измените количество витков.

Таким образом, шинный и импульсный трансформатор может быть добавлен к линии уже на месте, съемный сердечник может быть сделан путем присоединения четырех стержней из мягкого железа к линии питания, чем ближе – тем лучше. Три стержня должны быть намотаны заранее. Четвертый при необходимости можно не обматывать, просто прикрепить при помощи изоляционной ленты.

Разновидности

Высоковольтная измерительная аппаратура включает два типа приборов. К этой категории устройств относятся:

Измерительный трансформатор напряжения.
Измерительный трансформатор тока.

Первая категория приборов предназначена для работы с вольтметрами, фазометрами, реле подобных типов. В сферу эксплуатации измерительных трансформаторов тока входит работа с амперметрами и другим подобным оборудованием.

Представленные типы измерительных трансформаторов выпускаются номинальной мощностью от 5 до нескольких сотен ВА. Измерительные трансформаторы тока и напряжения предназначены для работы с вольтметрами на 100 В и амперметрами на 1-5 А.

Конструкция и принцип действия

Внешний вид типичного трансформатора тока представлен на рисунке 1. Характерным признаком этих моделей является наличие у них диэлектрического корпуса. Формы корпусов могут быть разными – от прямоугольных до цилиндрических. В некоторых конструкциях отсутствуют проходные шины в центре корпуса. Вместо них проделано отверстие для обхвата провода, который выполняет функции первичной обмотки.

Рис. 1. Трансформатор тока

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

Рис. 2. Промышленный керамический трансформатор тока

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

Рис. 3. Принципиальная схема трансформатора тока

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

Рис. 4. Схематическое изображение ТТ

Рис. 5. Устройство ТТ

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

Рис. 6. ТТ с разъемным корпусом

Сердечники трансформаторов выполняются способом шихтования кремнистой стали. В моделях высокого класса точности сердечники изготовляют из материалов на основе нанокристаллических сплавов.

Принцип действия.

Основная задача токовых трансформаторов понизить (повысить) значение тока до приемлемой величины. Принцип действия основан на свойствах трансформации переменного электрического тока. Возникающий переменный магнитный поток улавливается магнитопроводом, перпендикулярным направлению первичного тока. Этот поток создается переменным током первичной катушки и наводит ЭДС во вторичной обмотке. После подключения нагрузки начинает протекать электрический ток по вторичной цепи.

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

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

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

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

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

Рис. 7. Принцип действия трансформатора тока

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

Когда напряжение является ключевым критерием

Измерительные трансформаторы напряжения – отдельная группа электротехнических устройств, которые по принципу работы преобразуют высокое входящее напряжение в более низкое, удобное для работы контрольно-измерительной аппаратуры и приборов.

Основной режим работы – холостой ход, так как изделие не предназначено для передачи мощности.

По своей конструкции и принципу работы изделие практически не отличается от силового понижающего трансформатора – тот же стальной сердечник, одна первичная и несколько вторичных обмоток.

Исходя из особенностей конструкции различают пять разновидностей трансформаторов напряжения:

заземляемый;
незаземляемый;
каскадный;
двух- или трехобмоточный;
емкостной.

Когда нужны трансформаторы тока?

Измерительные трансформаторы тока предназначены для замера характеристик, ограниченных номинальным напряжением. Последняя величина варьируется от 0.66 до 750 кВ. ТТ широко используются для различных целей:

При отделении низковольтных учетных приборов и реле от первичного напряжения в сети, что обеспечивает безопасность электрослужбам во время ремонта и диагностики.
Силами трансформаторов тока релейные защитные цепи получают питание. В случае короткого замыкания или проблем с режимами работы электроприборов ТТ обеспечивает корректную и оперативную активацию релейной защиты.
Используются для учета электроэнергии с помощью счетчика.

На практике встречаются различные модели измерительных трансформаторов и в компактных электроприборах с малым корпусом, и в полноценных энергетических установках с огромными габаритами.

https://youtube.com/watch?v=FoZehRt5jEU

Классификация и расчет

Расчет и выбор трансформаторов тока следует начинать с изучения классификации представленных на рынке устройств. Все ТТ в первую очередь подразделяются на две категории в зависимости от целевого назначения:

Для измерения показателя счетчика.
Для защиты электрооборудования.

Эти же категории, в свою очередь, классифицируются на виды в зависимости от типа подключения:

предназначенные для работы на открытом воздухе;
функционирующие в закрытом помещении;
используемые в качестве встроенных элементов электрооборудования;
накладные, предназначенные для для проходного изолятора;
переносные, дают возможность осуществлять расчет в любом месте;

Все трансформаторы тока могут иметь различный коэффициент трансформации, который получают при изменений количества витков первичной или вторичной обмотки. Также эти устройства различаются по количеству ступеней работы на одноступенчатые и каскадные.

Если рассматривать конструктивные особенности, то ТТ могут иметь различную по типу изоляцию:

сухую, изготовленную из фарфора, бакелита или литой эпоксидной изоляции;
бумажно-масляную;
газонаполненную;
залитую компаундом;

Также исходя из характеристик конструкции, выделяют катушечные, одновитковые и многовитковые ТТ с литой изоляцией.

Как выбрать трансформатор тока наружной установки для счетчика электроэнергии?

Расчет и выбор трансформаторов тока для счетчика следует начинать с анализа базовых параметров номинального тока:

номинальное напряжение сети;
параметр номинального тока первичной и вторичной обмотки;
коэффициент трансформации;
класс точности;
особенности конструкции;

При выборе номинального напряжения устройства необходимо подбирать значение превышающие или идентичное максимальному рабочему напряжению. Если рассматривать вариант счетчика 0.4 кВ, то здесь потребуется измерительный трансформатор на 0.66 кВ.

Подключение счетчика через трансформаторы тока представлено на это фото

Значение номинального тока вторичной обмотки для того же счетчика, как правило, составляет 5 А. А вот с параметром для первичной обмотки нужно быть осторожнее. От этого значения зависит практически все подключение. Номинальный ток первичной обмотки формуется относительно коэффициента трансформации.

Последний следует выбирать по нагрузке с учетом работы в аварийных ситуациях. Согласно официальным правилам устройства электроустановок, допустимо подключение и использование трансформаторных устройств с завышенным коэффициентом трансформации.

Класс точности следует выбирать в зависимости от целевого назначения счетчика электричества. Коммерческий учет требует высокий класса точности — 0.5S, а технический учет потребления допускает параметр точности в 1S.

Говоря о конструкции ТТ, нужно учесть, что для счетчика с напряжением до 18 кВ используются однофазные или трехфазные ТТ. Для более высоких значений подойдут только однофазные конфигурации.

Как осуществляется подключение измерительного ТТ тока для счетчика?

Обозначение на схеме

Специалисты не рекомендуют осуществлять подключение счетчика с помощью трехфазного ТТ. Это обусловлено его несимметричной магнитной системой и увеличенной погрешностью. В этом случае оптимальным вариантом будет группа из 2 однофазных приборов, соединенных в неполный треугольник.

Подробнее изучить классификацию, базовые параметры и технические требования на подключение и расчет ТТ для счетчика электроэнергии можно в ГОСТ 7746-2001.

Классификация трансформаторов тока

Все трансформаторы тока можно классифицировать, в зависимости от их особенностей и технических характеристик:

По назначению. Устройства могут быть измерительными, защитными или промежуточными. Последний вариант используется при включении измерительных приборов в токовые цепи релейной защиты и других аналогичных схемах. Кроме того, существуют лабораторные трансформаторы тока, отличающиеся высокой точностью и множеством коэффициентов трансформации.
По типу установки. Существуют трансформаторные устройства для наружной и внутренней установки, накладные и переносные. Некоторые виды приборов могут встраиваться в машины, электрические аппараты и другое оборудование.
В соответствии с конструкцией первичной обмотки. Устройства разделяются на одновитковые или стержневые, многовитковые или катушечные, а также шинные, например, ТШ-0,66.
Внутренняя и наружная установка трансформаторов предполагает проходные и опорные способы монтажа этих устройств.
Изоляция трансформаторов бывает сухая, с применением бакелита, фарфора, и других материалов. Кроме того, применяется обычная и конденсаторная бумажно-масляная изоляция. В некоторых конструкциях используется заливка компаундом.
По количеству ступеней трансформации, устройства могут быть одно- или двухступенчатыми, то есть, каскадными.
Номинальное рабочее напряжение трансформаторов может быть до 1000 В или более 1000 В.

ПО КАКИМ КРИТЕРИЯМ ВЫБИРАЮТ ОБОРУДОВАНИЕ?

КЛАСС ТОЧНОСТИ

В зависимости от номинальной нагрузки трансформаторы тока условно можно разделить на 2 группы:

до 1000 В	свыше 1000 В
обычно такие трансформаторы имеют класс напряжения 0,66	класс напряжения 6÷35

Один из важнейших параметров прибора — коэффициент трансформации . Это 2 цифры, которые при маркировке записываются в числителе дроби и показывают номинальный ток первичной обмотки. В знаменателе указывается нормируемый ток вторичной обмотки. Обычно он составляет 5 А, реже бывает 1 А. Данный коэффициент делает трансформатор универсальным, поскольку измерительные приборы имеют шкалу с шагом 5 А.

Назначение конкретного устройства определяется классом его точности.

10 Р (самый низкий) – используется для релейной защиты;
5 Р – используется для релейной защиты;
1 Р — используется для релейной защиты либо технического учета электроэнергии;
0,5 – применяется для подключения измерительных приборов, технического учета электроэнергии (редко коммерческого) и средств телеизмерения (телемеханики);
0,5S – класс точности, стандартно используемый для систем АСКУЭ (коммерческий учет электроэнергии);
0,2 – используется для систем коммерческого учёта электроэнергии;
0,2S – используется для систем коммерческого учёта электроэнергии;
0,1 – класс точности лабораторных (поверочных) трансформаторов.

Кроме того, важно учитывать, что вторичных обмоток трансформаторов тока может быть несколько (1÷5) и у каждой из них свой класс точности. Модели до 1000 В не являются многообмоточными, поэтому при их использовании выгоднее поставить 2 последовательных трансформатора, чем одно устройство с 2 обмотками

Неопытные электрики, видя по 2 винта на каждой клемме, иногда решают что в приборе 2 обмотки и не замечают что эта единая клемма, соединенная пластмассовой перемычкой.

Последовательно соединять трансформаторы на 1000 В и выше нецелесообразно из-за больших размеров ячеек. Чаще всего устанавливают приборы с 2-3 обмотками различных классов точности. Одна из них используется в качестве релейной защиты (10 Р), другие — для измерений или учета (0,5, 0,5S), поскольку объединять эти цепи не принято.

В показаниях трансформатора тока допускается небольшая погрешность

Важно следить, чтобы вторичная нагрузка не превышала номинального значения, указанного в паспорте устройства

У трансформаторов напряжения основные классы точности:

0,2;
0,5 ;
1,0;
3,0

Реже встречаются прецизионные 0,02 и 0,05. Класс 10 Р, характерный только для релейной защиты, отсутствует. В трансформаторах для коммерческого учета достаточно точности не выше 0,5. Для подключения счетчиков класса 2 и 0 можно использовать приборы точностью 1,0.

Требования к устройствам для технического учета значительно ниже. У трансформаторов напряжения, как и у измерительных, есть предельная нагрузка. Если она превышает определенные значения, класс точности устройства снижается. На шильдике прибора указано, каким значениям соответствуют различные классы. Если точность не слишком важна, трансформатор можно нагружать до максимальной мощности.

На класс точности влияет также длина контрольных кабелей. Чем она больше ,тем меньше напряжение, выдаваемое потребителю. Соответственно, счетчик не учитывает какую-то часть электроэнергии . Поэтому существуют нормы на допустимое падение напряжения в цепях . Они варьируются в зависимости от назначения системы учета электроэнергии и класса точности прибора. Если же к мощному трансформатору подключен только 1 счетчик с малой нагрузкой, то показатели тоже будут неверными. Чтобы избежать этого, устройство дополнительно нагружают с помощью догрузочных резисторов.

НОМИНАЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ НАГРУЗКИ

Класс точности — важный, но недостаточный параметр. При выборе трансформатора тока необходимо также ориентироваться на номинальную мощность нагрузки, которая может быть подключена к обмотке. Если эту величину превысить, трансформатор тока выйдет за пределы своего класса точности и начинает давать неверные показатели. Мощность устройства складывается из мощностей полезной нагрузки всех подключенных приборов и мощности потерь в меди и стали (Р1= Р2+Р пот.). Без этого ни один трансформатор не может работать. В свою очередь, мощность рассчитывается путем умножения показателей силы тока и напряжения.

Расшифровка маркировки

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

Т — трансформатор тока;
П — буква указывающая на то, что перед нами проходной трансформатор. Отсутствие буквы П указывает, что устройство принадлежит к классу опорных ТТ;
В — указывает на то, что трансформатор встроен в конструкцию масляного выключателя или в механизм другого устройства;
ВТ — встроенный в конструкцию силового трансформатора;
Л— со смоляной (литой) изоляцией;
ФЗ — устройство в фарфоровом корпусе. Звеньевой тип первичной обмотки;
Ф — с надежной фарфоровой изоляцией;
Ш — шинный;
О — одновитковый;
М — малогабаритный;
К — катушечный;
3 — применяется для защиты от последствий замыкания на землю;
У — усиленный;
Н — для наружного монтажа;
Р — с сердечником, предназначенным для релейной защиты;
Д — со вторичной катушкой, предназначенной для питания электричеством дифференциальных устройств защиты;
М — маслонаполненный. Применяется для наружной установки.

Номинальное напряжение (в кВ) указывается после буквенных символов (первая цифра).
Числами через дробь обозначаются классы точности сердечников. Некоторые производители вместо цифр проставляют буквы Р или Д.
следующие две цифры «через дробь» указывают на параметры первичного и вторичного токов;
после позиции дробных символов — код варианта конструкционного исполнения;
буквы, расположенные после кода конструкционного варианта, обозначают тип климатического исполнения;
цифра на последней позиции — категория размещения.

Классификация трансформаторов тока

Существует несколько типов такого оборудования, которые разделяются по ряду критериев, включая назначение, метод монтажа, число ступеней преобразования и иные факторы. Перед тем как выбрать трансформатор тока, требуется учесть эти параметры:

Назначение. По этому критерию выделяют измерительные, промежуточные и защищающие модели. Так, устройства промежуточного типа используются при подключении приборов для вычислительных действий в системах релейной защиты и прочих цепях. Отдельно выделяют лабораторные трансформаторы, которые обеспечивают повышенную точность показателей, имеют большое количество коэффициентов преобразования.
Способ установки. Существуют трансформаторы для внешнего и внутреннего монтажа: они не только по-разному выглядят, но и имеют различные показатели устойчивости к внешним воздействиям (так, устройства для уличной эксплуатации имеют защиту от осадков и перепадов температур). Также выделяют накладные и портативные трансформаторы; последние имеют сравнительно небольшую массу и габариты.
Тип обмотки. Трансформаторы бывают одно- и многовитковыми, катушечными, стержневыми, шинными. Отличаться может как первичная, так и вторичная обмотка, также отличия касаются изоляции (сухая, фарфоровая, бакелитовая, масляная, компаундовая и пр.).
Уровень ступеней трансформации. Оборудование бывает одно- и двухступенчатым (каскадным), предел напряжения 1000 В может быть минимальным либо, напротив, максимальным.
Конструкция. По этому критерию выделяют две разновидности трансформаторов тока – масляные и сухие. В первом случае витки обмотки и магнитопровод находятся в емкости, содержащей специальную маслянистую жидкость: она играет роль изоляции и позволяет регулировать рабочую температуру среды. Во втором случае охлаждение происходит воздушным путем, такие системы применяют в промышленных и жилых зданиях, поскольку масляные трансформаторы нельзя устанавливать внутри по причине повышенной пожарной опасности.
Вид напряжения. Трансформаторы могут быть понижающими и повышающими: в первом случае напряжение на первичных витках снижено, а во втором – повышено.
Еще один вариант классификации – выбор трансформатора тока по мощности. Этот параметр зависит от назначения оборудования, количества подключенных потребителей, их свойств.

Монтаж измерительных трансформаторов

В ОРУ 110 (220) кВ тяговых подстанций применяют измерительные трансформаторы напряжения типа НКФ-110 (220) и трансформаторы тока типа ТФЗМ-110 (220), которые поставляются под монтаж в собранном виде.

Трансформатор напряжения НКФ-110 (трансформатор напряжения каскадный, фарфоровый) состоит из цилиндрической фарфоровой втулки с трансформаторным маслом, смонтированной на тележке и закрытой металлическим колпаком – расширителем с указателем уровня масла. Первичная обмотка, состоящая из двух одинаковых последовательно соединенных секций, находится внутри фарфоровой втулки и подсоединяется началом к зажиму, расположенному на расширителе, а концом – к тележке (земле). Средние точки секций соединены со своими сердечниками. Вторичную обмотку размещают на сердечнике секции, соединенной с землей. На тележке смонтированы выводы вторичной обмотки, заземляющий болт и рым-болты для подъема трансформатора.

Трансформаторы напряжения НКФ-220 состоят из двух блоков.

Для РУ 6, 10 и 35 кВ трансформаторы тока (типов ТЛМ-6, ТПЛ-10, ТФН-35, ТФЗМ-35 и др.) и напряжения (типов НТМИ-10, ЗНОМ-35 и др.) приходят в собранном виде и смонтированными в комплектные ячейки и блоки распределительных устройств заводом-изготовителем. На подстанции комплектные ячейки монтируют на лежневом основании.

Трансформатор тока типа ТФН-35 состоит из первичной и вторичной кольцеобразных обмоток, помещенных в цилиндрический фарфоровый корпус с трансформаторным маслом. Взаимное расположение обмоток имеет вид восьмерки. Такие трансформаторы выпускают с одним или двумя сердечниками. В металлическом колпаке трансформатора расположены зажимы для переключения секций первичной обмотки, маслоуказательное стекло и предохранительный клапан. Выводы вторичной обмотки расположены в коробке основания корпуса трансформатора, на котором смонтированы заземляющий болт и рым-болты для подъема трансформатора.

Измерительные трансформаторы перед монтажом следует тщательно осмотреть, обращая особое внимание на наличие трещин и сколов фарфоровых изоляторов; отсутствие следов течи из уплотнений бака, фланцев изоляторов, механических повреждений бака; уровень масла по маслоуказателю и его исправность; сообщаемость маслоуказателя и расширителя с корпусом трансформатора. При передвижении во время монтажа маслонаполненных измерительных трансформаторов угол наклона их к вертикальной оси не должен превышать 15°. При передвижении во время монтажа маслонаполненных измерительных трансформаторов угол наклона их к вертикальной оси не должен превышать 15°

При передвижении во время монтажа маслонаполненных измерительных трансформаторов угол наклона их к вертикальной оси не должен превышать 15°.

Измерительные трансформаторы устанавливают на фундаментные и свайные основания, а также монтируют на единых рамах с разъединителями на лежневые основания.

Трансформаторы наружной установки, монтируемые на железобетонных и металлических конструкциях, должны быть установлены по уровню и отвесу с допуском ±5 мм и надежно закреплены.

Работы по монтажу трансформаторов тока и напряжения производятся в следующей последовательности:

доставляют в транспортной упаковке в рабочую зону и разгружают автокраном грузоподъемностью 5…7 т;

распаковывают и очищают от пыли и грязи, протирая фарфоровую рубашку бензином;

проверяют исправность уплотнений, отсутствие течи масла;

замеряют уровень масла и при необходимости доливают сухим маслом с электрической прочностью не менее 45 кВ;

переключают у трансформаторов тока первичную обмотку согласно заданному проектом коэффициенту трансформации;

устанавливают автокраном грузоподъемностью 5…7 т трансформаторы, выверяя с помощью уровня и отвеса опорные конструкции, при этом маслоуказатели блоков НКФ-220 должны быть обращены в одну сторону;

для трансформаторов напряжения НКФ-220 монтируют медные перемычки между выводами ВН блоков;

заземляют корпус измерительного трансформатора через специальный болт заземления на нижнем цоколе;

устанавливают шкафы зажимов для схемной сборки вторичных цепей.

После монтажа испытывают и проверяют электрические характеристики трансформатора, проводят анализ и испытание масла.

Цепи вторичных обмоток трансформаторов тока должны быть замкнуты через приборы, а при отсутствии их закорочены на зажимах трансформаторов. Неиспользуемые вторичные обмотки следует закоротить на трансформаторах тока. Сечение закороток должно быть не менее 2,5 мм 2 .

Назначение трансформаторов тока простыми словами

Основная задача

Трансформатор тока (сокращенное общепринятое обозначение ТТ) создан для работы в электрических схемах как простой преобразователь, способный с высокой точностью пропорционально понижать токи высоких величин до номинальных вторичных значений без изменения частоты сигнала.

На его вход подается первичный переменный ток большой величины, а по выходной цепочке протекает уменьшенное, преобразованное значение нагрузки.

Этот процесс легко представить совмещенными графиками синусоид обоих токов с их отображением на простой векторной диаграмме единичной окружности.

Синусоида первичного тока I1, проходящего по силовым шинам, показана графиком с высокой амплитудой, которая может превышать, например, 100 или 200 ампер. Допустим, что она отстоит от начала координат на какой-то угол α.

Ее форма и величина станет преобразовываться в ТТ во вторичную величину I2 со значительно меньшей амплитудой, например, 1 или 5 ампер.

Графики синусоидальных гармоник легко упрощаются векторными выражениями, построенными на плоскости единичной окружности. Они облегчают понимание происходящих процессов, позволяют проще их анализировать.

Векторная диаграмма просто рисуется и наглядно показывает пропорции величин каждой составляющей и их направление.

Сейчас же сделаем простой вывод: в любой момент времени ti синусоида I2 повторяет форму сигнала I1 и отличается от нее строго на определенную величину, называемую коэффициентом трансформации Ктт.

Его так и записывают на шильдике корпуса: выражением отношения первичного тока, показанного на первом месте, ко вторичному, например, 200/5.

В принципе здесь используется та же технология и маркировка, что у обычного трансформатора напряжения, где вместо ампер показываются вольты.

Практическое применение

Трансформаторы тока создаются в качестве измерительных приборов, обладающих определенными метрологическими характеристиками. Они работают в цепях измерения и схемах защитных устройств.

Их оценивают классами точности по двум параметрам:

Отклонению реальной амплитуды вторичного тока от расчетного значения, вычисленного по коэффициенту трансформации.
Смещению по времени угла вторичной синусоиды ẟ относительно первичного сигнала.

Для сведения: в результате трансформации ТТ частота вторичного сигнала не меняется, остается прежней. Погрешности образуются только по углу ẟ и амплитуде, но они не существенны для измерений, осуществляемых в бытовой электропроводке.

Далее разбираемся с конструкцией и принципами работы.

Подключение измерительного трансформатора тока: основные правила монтажа

Во избежание ошибок при подключении и ошибок в приборе или измерительных приборах выводы прибора маркируют буквами и цифрами: Л1 и Л2, И1 и И2, которые обозначают начальную и конечную точки первичной и вторичной обмоток соответственно. Для возможности подключения обмотки напряжения к фазе и нейтрали между L1 и I1 имеется перемычка, а «нейтральный» провод подключается к третьему выводу.

Трансформаторы тока класса напряжения 6–10 кВ имеют более двух вторичных обмоток. Один из них подключается к устройству защиты, а остальные к измерительным приборам (рис. 3).

Рис. 3. Схема соединения вторичных обмоток: а — «звезда», б — «неполная звезда»

Схемы подключения вторичных обмоток:

«Звезда» — установка в три этапа;
«Неполная звезда» — установка в два этапа.

Чаще всего номинальное значение первичного тока 50-2000А, вторичного тока 5А.

Подключение трансформатора, выполненное по правилам и без ошибок, является гарантией стабильной и долговременной работы оборудования.

Нормы монтажа цепей тока и напряжения приведены в ПУЭ — Правила устройства электроустановок. Как указано в документе, в цепях тока сечение медного провода составляет 2,5 кв.мм и более, в цепях напряжения — от 1,5 кв.мм.

Вторичные цепи должны быть заземлены для обеспечения безопасности пользователей и оборудования.

Не рекомендуется устанавливать трансформатор самостоятельно, не имея необходимых навыков. Обращение в электромонтажную организацию, имеющую разрешение СРО, позволит быстро и без перерыва провести комплекс электромонтажных работ.

Трансформатор тока

Измерительными преобразователями тока выполняется несколько особых функций. К ним подключаются установки, которые выполняют измерение работы оборудования в разных режимах. Принцип действия, которым характеризуется трансформатор тока, обеспечивает несколько основных функций аппаратуры. К ним относится следующее:

Преобразование переменных токовых показателей к значениям 1 или 5 А.
В нормальном режиме изолируют вторичный токовый контур от высоковольтной составляющей первичной обмотки.
Снижение аварийности. Установка предотвращает поражение обслуживающего персонала током, защиту вторичных цепей от перегрузки.

Измерительные трансформаторы постоянного тока помимо перечисленных функций имеют в своем составе выпрямитель. Вторичные цепи заземляются во всех трансформаторах в одной точке. При повреждении изоляции монтаж измерительных трансформаторов позволяет предотвратить перегрузку вторичного контура.

Условия эксплуатации

Измерительные трансформаторы постоянного тока, переменного тока представляют собой высоковольтный агрегат. Прибор нормально функционирует только при выполнении правил по эксплуатации, требований охраны труда. Персонал знакомится со всеми установленными нормами, в каком режиме производится обслуживание, испытание измерительного оборудования. Сотрудники допускаются до работы с трансформатором только после полного инструктажа.

Персонал должен знать, при каких условиях производится испытания, осмотр, поверка и ремонт измерительных трансформаторов. В противном случае даже при условии правильного монтажа работу технической установки могут нарушить неправильные действия сотрудников.

Принцип устройства конструкции запрещает размыкать вторичную обмотку в трансформаторе, которая находится под напряжением. Такому действию сопутствует нарушение изоляции. Потребуется произвести ее замену. Сердечник перегревается. Нормальный режим работы нарушается. В процессе постоянных перегрузок трансформатору становится невозможно выполнять возложенные на него действия. Работает в этом случае неправильно и первичная обмотка. Здесь появляется замыкание. Это также приводит к замене контура.

Погрешность

Измерительные выпрямители и трансформаторы тока нуждаются в проверке погрешности. В ходе испытательного процесса к агрегату присоединяется аналогичное оборудование

При монтаже важно, чтобы при поверке техники применялся образцовый, исправный трансформатор тока. В ходе измерений на его вторичном контуре определяется показатель при помощи амперметра

Испытание оборудования определяет не только погрешность, но и ряд других показателей. В ходе поверки вычисляется коэффициент трансформации, производится техническое освидетельствование качества изоляции контуров, состояние сердечника. Исследуется вопрос о том, выполняется ли установкой возложенные на нее функции, соответствует ли полярность обмоток заданным производителем характеристикам.

При проведении технического освидетельствования соответствия оборудования нормативным требованиям производится контроль вторичных цепей. В случае выявления отклонений, дефектов, требуется замена комплектующих. В зависимости от назначения аппаратура должна демонстрировать заявленные производителем характеристики.