Трансформаторы тока: устройство, принцип действия и типы

Назначение и принцип действия

Как всё происходит? Каков принцип действия трансформатора тока? Через силовую первичную обмотку, которая имеет определённое число витков, протекает напряжение, которое преодолевает полное сопротивление. Вокруг катушки возникает магнитный поток, который может уловить магнитопровод. Его необходимо расположить перпендикулярно относительно направления тока. Таким образом, будет теряться минимум электроэнергии во время её преобразования в электрическую. Пересекая перпендикулярно расположенные витки вторичной обмотки, магнитный поток активирует электродвижущую силу, под влиянием которой и возникает ток, преодолевающий полное сопротивление катушки и выходной нагрузки. Вместе с этим на зажимах 2-й цепи возникает падение напряжения.

Теперь немного о частных случаях:

Принцип действия сварочного трансформатора базируется на максимальной отдаче мощности. Его конструкция должна выдерживать высокое напряжение.
Принцип действия однофазного трансформатора базируется на магнитном потоке. Так, если замкнуть вторичную обмотку на какое-то сопротивление, то при появлении тока возникнет движущая сила

Если обратить внимание на закон Ленца, то можно сделать заключение, что магнитный поток будет уменьшаться. Но принцип действия однофазного трансформатора предусматривает подведение постоянного тока к первичной обмотке, в результате чего уменьшения магнитного потока не происходит.

Схемы подключения трансформаторов тока

Схема подключения для 110 кВ и выше:

Схема подключения 6-10 кВ в распределительных устройствах:

Вторичные цепи

Схема подключения трансформатора тока в звезде:

Схема подключения трансформатора тока для неполной звезды (Это векторная сумма фаз A и C, которые противоположны фазе B, когда сеть находится в режиме симметричной нагрузки, из-за распределения тока во вторичной обмотке):

Схема подключения трансформатора тока в неполной звезде (для контроля тока линии с помощью реле):

Трансформатор тока в схеме “полная звезда” с релейной обмоткой, подключенной к фильтру нулевого порядка (ФТНП):

Трансформаторы тока (далее ТТ) широко используются для измерения электрического тока и в устройствах релейной защиты энергосистем, поэтому к ним предъявляются высокие требования по точности. Трансформаторы тока обеспечивают безопасность измерений, изолируя измерительные цепи от первичной стороны при высоком напряжении, которое может достигать сотен киловольт.

Режимы работы трансформаторов

Выделяют 3 основных режима работы трансформаторов:

1. Режим холостого хода, при котором выводы вторичной обмотки разомкнуты, а сопротивление нагрузки приравнивается к бесконечности. Измерение тока, который протекает в первичной обмотке, позволяет рассчитать коэффициент полезного действия трансформатора. При работе трансформатора в таком режиме можно вычислить коэффициент трансформации и потери в сердечнике.
2. Рабочий режим или режим под нагрузкой — это режим, при котором вторичная цепь получает от первичной напряжение, ток и сопротивление. 
3. Режим короткого замыкания — это режим, при котором концы вторичной обмотки закорочены, мощность сконцентрирована в цепях обмоток, сопротивление нагрузки равно нулю. В этом состоянии можно определяют потери, которые расходуются на нагревание обмоток.

Разновидности

Доступные на сегодня трансформаторы классифицируются по следующему ряду признаков:

Назначению.

В зависимости от сферы применения устройства подразделяются на несколько видов:

1. Силовые – преобразуют ток большой мощности как в сетях, так и на установках.
2. Для систем освещения – используются для электропитания подсветок и систем освещения.
3. Сварочные – применяются для стабилизации сварочной дуги в сварочных аппаратах.
4. Измерительные – устанавливаются в инструменты для проведения измерений.
5. Импульсные – применяются в современных точных устройствах для сохранности выходной формы электротока.

Кроме того, трансформаторные модули могут иметь обозначение по применимости к конкретному месту, устройству, технике.

Для стабилизации дуги и контроля параметров тока в сварочном аппарате применяется электротрансформаторИсточник 220-volt.ru

Типу охлаждения.

Для успешной работы трансформатору требуется эффективное отведение вырабатываемого тепла. Для этого применяется 2 типа систем охлаждения:

1. Воздушные или сухие – с охлаждением за счет воздуха. Это стандартные бытовые установки для работы в 2-х и 3-х-фазных сетях.
2. Масляные – с радиаторной системой отвода тепла, где в качестве теплоносителя заливается минеральное масло. Как правило, это агрегаты мощностью свыше 6 кВт.

Видео описание

Видео о том, что такое трансформатор и как он работает:

Бывают также установки с жидкостным диэлектрическим охлаждением. Теплоносителем служит специальная жидкость-диэлектрик.

Виду электрического тока.

В стандартном представлении трансформатор предназначен для понижения или повышения напряжения в сети переменного тока. Однако бывают также варианты для постоянного тока.

Естественно, это несколько иные по конструкции и принципу действия устройства. Применяются они гораздо реже, чем обычные модели.

Количеству фаз.

В зависимости от количества преобразуемых фаз установки бывают:

1. 1-фазные.
2. 3-фазные.
3. Многофазные.

Последние применяются в особых условиях, когда оборудование должно всегда работать безотказно. При потере одной фазы на смену включается запасная.

Применение

Трансформатор, по сути, это универсальное устройство, и потому применяется везде, где есть необходимость понижения или повышения напряжения. Это, прежде всего, такие области:

Электроэнергетическая отрасль. Ни одна электростанция не обходится без стационарного трансформаторного блока для транспортировки на расстояние и распределения электричества по объектам.

Видео описание

Видео-обзор видов трансформаторов, их особенностей и способа проверки:

• Промышленная сфера. Большая часть промышленного оборудования требует трансформации тока под заданные характеристики. Для этого применяются силовые агрегаты.
• Электротехника. В блоках питания, передатчиках и усилителях используются трансформаторы высокочастотного и импульсного типа.
• Системы освещения. Для осветительных приборов на дорогах, зданиях, в цехах устанавливаются особые трансформаторные устройства.
• Электросварочные работы. Для стабилизации дуги и настроек тока применяются специальные трансформаторные агрегаты напряжения.
• Транспорт. Питание электроприводов различных транспортных средств (локомотивов, трамваев, авто) выполняется с помощью тяговых трансформаторов.
• Точные и измерительные приборы.

Видео описание

Видео о том, какие сердечники бывают у трансформаторов, и чем они различаются:

Коротко о главном

Трансформатор служит для повышения или понижения напряжения. Работает на принципе магнитной индукции. Состоит устройство из 3-х рабочих частей – сердечника, обмоток и корпуса.

При подаче переменного тока на 1-ую обмотку возникает переменный магнитный поток. Проходя через замкнутый магнитовод, он индуцирует ток во 2-ой обмотке.

Любой трансформатор характеризуется 3-мя параметрами – коэффициентом трансформации, КПД и потерей мощности. При этом классифицируется по ряду признаков:

• Назначению.
• Типу охлаждения.
• Числу фаз.
• Виду тока.

Принцип действия

Устройство и принцип действия трансформатора основаны на эффекте образования электротока в замкнутом проводящем контуре при колебаниях магнитного потока. Явление преобразования тока сводится к следующему алгоритму:

• При подаче напряжения на 1-ую обмотку, возникает переменный ток.
• При прохождении его через катушку возникает переменное магнитное поле.
• Оно в свою очередь формирует магнитный поток в замкнутом сердечнике.

При подаче тока на первичную обмотку трансформатора возникает магнитный поток, индуцирующий ток во вторичной обмоткеИсточник power-electronics.info

• Магнитный поток индуцирует во 2-ой обмотке переменную электродвижущую силу.
• При подключении к ней нагрузки по проводникам начинает течь переменный ток заданного номинала.

Значение напряжение на выходе установки определяется соотношением количества витков в 1-ой и 2-ой намотках – коэффициентом трансформации. Задавая определенные пропорции, можно регулировать в меньшую или большую сторону величину разности потенциалов на выходе. В связи с этим трансформаторы бывают понижающими и повышающими.

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:

• Изоляционная лента;
• Медная проволока для намагничивания (у меди особая плотность, которая помогает создать нужное магнитное поле);
• Железное кольцо;
• Амперметр.

Как сделать малогабаритный трансформатор своими руками:

1. 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.
2. Обмотайте конструкцию изолентой, чтобы детали держались вместе;
3. Снимите покрытие с концов провода;
4. Прикрепите зачищенные провода к концам амперметра;
5. 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;
6. Вставьте линию питания, которая проходит тестирование к амперметру. Сравните данные, для настройки измените количество витков.

Фото — Одновитковый трансформатор

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.

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, устройство и схема трансформаторов тока

Назначение трансформаторов тока заключается в преобразовании (пропорциональном уменьшении) измеряемого тока до значений, безопасных для его измерения. Другими словами, трансформаторы тока расширяют пределы измерения измерительных приборов – электросчётчиков.

Простой пример необходимости использования трансформаторов тока – когда ввиду большой потребляемой мощности, значение измеряемого тока превышает допустимое, безопасное для прибора учёта. Т. е. при прямом включении нагрузки такой потребляемой мощности, токовые катушки счётчика попросту сгорят, что приведёт к его выходу из строя.

В этом случае электросчётчик подключается через трансформаторы тока. См. ПОДКЛЮЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОСЧЁТЧИКОВ .

Устройство и схема трансформатора тока. Основной элемент конструкции трансформатора тока – это магнитопровод с двумя несвязанными между собой обмотками (первичная W1 и вторичная W2 ).

Первичная обмотка – имеет большее сечение и меньшее количество витков, включается последовательно – в разрыв цепи (контакты Л1 и Л2 ), вторичная – к токовым катушкам электросчётчика (контакты И1. И2 ).

Первичная обмотка трансформатора тока может быть рассчитана на ток от 5 до 15 000 А. Вторичная, включаемая в измерительную цепь – обычно, на 5 А. Их отношение (тока первичной обмотки к токам вторичной) называют коэффициентом трансформации.

Таким образом, для правильного расчёта потреблённой электроэнергии разницу в показаниях электросчётчика нужно умножить на коэффициент трансформации. Например, для трансформаторов тока 100/5, коэффициент трансформации будет равен 20.

Стоит заметить, что по исполнению и способу подключения в качестве первичной обмотки трансформатор тока может иметь проходную шину, которая проходит через его корпус, или-же отсутствовать вовсе. В этом случае имеется «окно» — отверстие, в которое пропускается питающий провод или шина.

Применение трансформаторов тока должно быть обоснованным, т. к. предполагает дополнительные материальные расходы, помимо затрат на их приобретение.

Согласно новых правил. при наличии в измерительном комплексе трансформаторов тока и трансформаторов напряжения для ввода в эксплуатацию электроустановки необходим паспорт-протокол измерительного комплекса .

Паспорт-протокол измерительного комплекса должен выдаваться после соответствующей проверки лицензированной организацией – электролабораторией, зарегистрированной в Ростехнадзоре.

Документ этот далеко не бесплатный, кроме того, периодически требующий продление. Таким образом, применение трансформаторов тока в измерительных цепях электроустановок целесообразно, скорее, на крупных предприятиях с действительно большой нагрузкой.

В быту же, проще всего установить электросчётчик прямого включения. т. е. обойтись без трансформаторов тока. В настоящее время выпускаются трёхфазные электросчётчики с номинальным электрическим током до 100 А.

Электросчётчик с таким резервом по амперажу способен выдержать практическую любую нагрузку, применяемую в быту. Никакой дополнительной документации и измерений и в этом случае не требуется.

Режимы работы

Характеристики трансформаторов определяются условиями работы, где ключевая роль отводится сопротивлению нагрузки. За основу берутся следующие режимы:

1. Холостого хода. Выводы вторичной цепи находятся в разомкнутом состоянии, сопротивление нагрузки приравнивается бесконечности. Измерения тока намагничивания, протекающего в первичной обмотке, даёт возможность подсчитать КПД трансформатора. При помощи этого режима вычисляется коэффициент трансформации, а также потери в сердечнике;
2. Под нагрузкой (рабочий). Вторичная цепь нагружается определённым сопротивлением. Параметры протекающего по ней тока напрямую связаны с соотношением витков катушек.
3. Короткого замыкания. Концы вторичной обмотки закорочены, сопротивление нагрузки равно нулю. Режим информирует о потерях, которые вызываются нагревом обмоток, что на профессиональном языке значится «потерями в меди».
   Режим короткого замыкания

Информация о поведении трансформатора в различных режимах получаются опытным путём с использованием схем замещения.

Холостой ход (ХХ)

Такой порядок работы реализуется от размыкания вторичной сети, после чего в ней прекращается течение электротока. В первичной обмотке течет ток холостого хода, составной его элемент — ток намагничивающий.

Когда вторичный ток равен нулю, электродвижущая сила индукции в первичной обмотке целиком возмещает напряжение питающего источника, а потому при пропаже нагрузочных токов, идущий сквозь первичную обмотку ток по своему значению соответствует току намагничивающему.

Функциональное назначение работы трансформаторов вхолостую — определение их важнейших параметров:

• КПД;
• показателя трансформирования;
• потерь в магнитопроводе.

Режим нагрузки

Режим характеризуется функционированием устройства при подаче напряжения на вводы первичной цепи и подключении нагрузки во вторичной. Нагружающий ток идет по «вторичке», а в первичной — суммарный ток нагрузки и ток холостой работы. Этот режим функционирования считается для прибора преобладающим.

На вопрос, как работает трансформатор в основном режиме, отвечает основной закон ЭДС индукции. Принцип таков: подача нагрузки к вторичной обмотке вызывает образование во вторичной цепи магнитного потока, образующего в сердечнике нагружающий электроток. Направлен он в сторону, противоположную его течению, создающегося первичной обмоткой. В первичной цепи паритет электродвижущих сил поставщика электроэнергии и индукции не соблюдается, в первичной обмотке осуществляется повышение электротока до того времени, пока магнитный поток не вернется к своему исходному значению.

Короткое замыкание (КЗ)

Переход прибора в этот режим осуществляется при кратковременном замыкании вторичной цепи. Короткое замыкание — особый тип нагрузки, прилагаемая нагрузка — сопротивление вторичной обмотки — единственная.

Принцип работы трансформатора в режиме КЗ таков: к первичной обмотке приходит незначительное переменное напряжение, выводы вторичной соединяются накоротко. Напряжение на входе устанавливается с таким расчетом, чтобы величина замыкающего тока соответствовала величине номинального электротока устройства. Величина напряжения определяет энергопотери, приходящиеся на разогрев обмоток, а также на активное сопротивление.

Такой режим характерен для приборов измерительного типа.

Исходя из многообразия устройств и видов назначения трансформаторов, можно с уверенностью сказать, что на сегодня они — незаменимые, использующиеся практически повсеместно устройства, благодаря которым обеспечивается стабильность и достижение необходимых потребителю значений напряжения, как гражданских сетей, так и сетей предприятий промышленности.

Варианты маркировки

На шильде изделия можно встретить различную информацию, которая поможет подобрать правильное устройство исходя из заданных параметров основных характеристик. Маркировка измерительных трансформаторов различается в зависимости от типа устройства.

Так, для трансформаторов тока характерны следующие символы и обозначения:

• «Т» (первая буква) – трансформатор тока;
• вторая буква в обозначении отвечает за тип конструкции. Может быть четыре варианта: «О», «П», «Ф», «Ш», что означает опорный, проходной, фарфор, шинный;
• третьей буквой маркируется материал изоляции – литая (Л), масляная (М) или газовая (Г).

После буквенной маркировке указываются числовые значения, которые характеризуют класс изоляции, климат и коэффициент трансформации. Для примера: маркировка ТОМ-3У2 100/3 читается как «трансформатор тока опорный с масляной изоляцией, 3кВ, для умеренного климата второго класса с коэффициентом 100:3».

У трансформаторов напряжения маркировка отличается большим количеством букв, которые обозначают количество фаз, тип изоляции, класс прибора и его назначение, тип конструкции.

Более подробно это выглядит следующим образом:

• класс трансформатора – Н (напряжение);
• по количеству фаз – одна (О) или три (Т);
• принадлежность – измерительный (И);
• особенности конструкции – заземляемая первичная обмотка (З);
• разновидность – каскадный (К), антирезонансный (А), цельнолитой корпус из полимера (Л), наличие емкостного делителя (ДЕ), фарфоровая покрышка (Ф);
• тип исполнения – масляный (М), сухой (С).

Знание маркировки существенно облегчает выбор измерительных трансформаторов.

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:

1. При отделении низковольтных учетных приборов и реле от первичного напряжения в сети, что обеспечивает безопасность электрослужбам во время ремонта и диагностики.
2. 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.
3. 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:

1. Для измерения показателя счетчика.
2. 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.

Поверка трансформаторов

Комплекс поверочных мероприятий состоит из нескольких операций. В первую очередь это визуальный осмотр объекта, в ходе которого оценивается целостность конструкции, корректность тех же маркировок, соответствие паспортным данным и т. д. Затем производится размагничивание оборудования – например путем плавного увеличения тока на обмотке первого уровня. После этого значение тока плавно снижается до нуля.

Далее подготавливаются основные поверочные действия, которым будут подвержены измерительные трансформаторы тока

Назначение и принцип действия важно учитывать при такой подготовке, поскольку уровень нагрузки и другие эксплуатационные факторы обуславливают разные величины погрешностей в регистрации характеристик рабочей среды. Сама же поверка предусматривает оценку соответствия полярности клемм обмоток нормативным параметрам, а также фиксацию погрешностей с последующей их сверкой со значениями, указанными в паспорте агрегата

Возможные неисправности трансформаторов тока

У трансформатора тока, включенного под нагрузку, иногда возникают неисправности и даже аварийные ситуации. Как правило, это связано с нарушениями электрического сопротивления изоляции обмоток, снижением их проводимости под влиянием повышенных температур. Негативное влияние оказывают случайные механические воздействия или некачественно выполненный монтаж.

В процессе работы оборудования наиболее часто происходит повреждение изоляции, вызывающее межвитковые замыкания обмоток, что существенно снижает передаваемую мощность. Токи утечки могут появиться в результате случайно созданных цепей, вплоть до возникновения короткого замыкания.

С целью предупреждения аварийных ситуаций, специалистами с помощью тепловизоров периодически проверяется вся действующая схема. Это позволяет своевременно устранить дефекты нарушения контактов, снижается перегрев оборудования. Наиболее сложные испытания и проверки проводятся в специальных лабораториях.

Требования к конструкции

При выборе конструкции отталкиваются от того, для чего нужен трансформатор. Зачем устанавливать шинный или проходной ТТ, если напряжение, с которым ему придётся работать, лежит в пределах от 1 до 3 кВ?

К требованиям можно отнести следующие пункты:

• выбранное устройство должно подходить к условиям эксплуатации и месту установки;
• при наружном применении выводы трансформатора должны содержать защитные крышки;
• выводы обмоток обязаны иметь маркировку;
• наличие мест захвата для подъёма у тяжёлых ТТ (более 50 кг);
• знак заземления у места присоединения заземляющего проводника.

Выполнение всех контактных зажимов обмоток выполняются согласно требований ГОСТ 10434-82 (при внутренней установке) и ГОСТ 21242-75 (при наружном размещении).

Трансформаторы напряжения и их конструкция

Трансформаторы напряжения подразделяются:

• по числу фаз: на одно- и трехфазные;
• по числу вторичных обмоток: двухобмоточный ТН имеет одну вторичную обмотку, трехобмоточный — две: основную и дополнительную;
• по назначению вторичных обмоток: с основной вторичной обмоткой, с дополнительной, со специальной компенсационной — для контроля изоляции цепи;
• по особенностям исполнений — на трансформаторы защищенного типа, водозащищенного типа (защита от капель и влаги), герметичные, со встроенным предохранителем и с антирезонансной конструкцией;
• по принципу действия и особенностям конструкций: на каскадные, ёмкостные, заземляемые и не заземляемые.

У каскадного ТН первичная обмотка разделена на несколько поочередно соединенных секций, передача энергии от которых к вторичным обмоткам происходит посредством связующих и выравнивающих обмоток. У ёмкостного ТН в конструкции имеется ёмкостный делитель. Заземляемый однофазный ТН — устройство, у которого один конец первичной обмотки должен быть заземлен. У заземляемого трехфазного ТН должна быть заземлена нейтраль первичной обмотки. Все части первичной обмотки не заземляемого ТН изолированы от земли.

Объяснение сущности и основного применения

Трансформаторы тока – это электроустройства, которые используются для измерения и контроля тока в электрических цепях. Они состоят из обмотки первичной стороны, через которую пропускается электрический ток, и обмотки вторичной стороны, измеряющей ток.

Основное применение трансформаторов тока заключается в измерении сильных токов, для которых использование прямых измерительных приборов сложно или невозможно. Такие высокие токи, например, могут протекать по основным электрическим сетям, электрическим двигателям или приборам. Трансформаторы тока позволяют конвертировать сильный ток в более маленький, который уже может быть удобно измерен с помощью аналоговых или цифровых измерительных устройств.

Кроме измерений, трансформаторы тока также используются в электрических системах для обеспечения безопасности при обнаружении нештатных ситуаций. Например, они могут быть установлены на вводе электрического счетчика или электрической панели, чтобы контролировать ток и срабатывать автоматически при превышении определенных значений. Это позволяет предотвратить возникающие опасности, такие как перегрев или перегрузка электрических цепей.

Также трансформаторы тока могут использоваться в современных системах автоматизации и управления производственными процессами. Они позволяют контролировать и регулировать токи в различных участках сети, обеспечивая оптимальную работу электрооборудования и предотвращая сбои или повреждения.

В общем, трансформаторы тока играют важную роль в энергетической отрасли и промышленности, обеспечивая безопасность и эффективность электрических систем.