Описание, чем отличается трансформатор напряжения от трансформатора тока

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

Разберемся в определениях

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

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

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

Трансформатор напряжения

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

Силовой

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

Измерительный

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

Согласующий

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

Лабораторный

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

Высоковольтный

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

Трансформатор тока

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

Измерительные

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

Защитные

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

Лабораторные

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

Ключевое отличие ТТ от ТН

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

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

Назначение

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

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

Место в электрической цепи

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

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

Различие по месту в электрической цепи

ТТ от ТН связано с применением последних аппаратов в качестве:

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

Режим работы

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

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

Источник

Для чего нужны трансформаторы тока и чем они отличаются от трансформаторов напряжения

Говоря о трансформаторе напряжения, мы имеем ввиду электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного напряжения определенной частоты: из высокого — в пониженное, или из низкого — в более высокое, в зависимости от назначения трансформатора, и в конечном счете — от коэффициента трансформации данного экземпляра. При помощи трансформатора напряжения электрическая мощность с достаточно высоким КПД передается из первичной цепи — во вторичную, к которой обычно и подключается нагрузка, то есть потребитель.

Потребитель должен соответствовать трансформатору напряжения по мощности: он может быть меньшей мощности, чем трансформатор в состоянии передать, но никогда не должен быть большей мощности, чем та, на которую спроектирован данный трансформатор, иначе напряжение на вторичной обмотке данного трансформатора начнет уменьшаться, сердечник станет постоянно входить в насыщение, и как обмотки так и сердечник будут перегреваться, КПД трансформатора упадет.

Тем не менее, напряжение на вторичной обмотке трансформатора напряжения, работающего под нагрузкой в штатном режиме или на холостом ходу, всегда остается почти неизменным, по крайней мере с высокой точностью близким к номинальному напряжению вторичной обмотки трансформатора, то есть будет лежать в определенном известном, довольно узком диапазоне. Но при этом ток нагрузки может быть очень разным — варьироваться от нуля до максимально допустимого, в зависимости от импеданса и характера нагрузки, которую трансформатор питает в данный момент.

Трансформатор тока существенно отличается от трансформатора напряжения, как конструктивно, так и по назначению, и по особенностям применения. В то время как первичная и вторичная (или вторичные, если их несколько) обмотки трансформатора напряжения зачастую имеют немалое количество витков, отвечающее коэффициенту трансформации и параметрам сердечника, то первичная обмотка трансформатора тока — это всего один виток, проходящий через окно магнитопровода. Вторичная же обмотка трансформатора тока имеет множество витков, и всегда соединена с активной нагрузкой строго определенного номинала, например с резистором.

Теперь если через первичную обмотку потечет переменный ток определенной величины, то вторичная обмотка, будучи нагружена на постоянную активную нагрузку в виде резистора, создаст на нем падение напряжения, пропорциональное току первичной обмотки (через коэффициент трансформации) и сопротивлению нагрузки. То есть, в зависимости от тока первичной цепи, напряжение вторичной обмотки трансформатора тока может изменяться в широких пределах — от нуля до максимально допустимого.

Очевидно, такой режим отличается от режима работы трансформатора напряжения. Здесь (у трансформатора тока) как правило нет узкого диапазона номинальных напряжений вторичной обмотки, характерного для трансформаторов напряжения. Типичное применение трансформатора тока — измерение тока в цепях, к которым уже подключена нагрузка.

Трансформаторы тока, кроме расширения пределов измерения, изолируют измерительные приборы от высокого напряжения и делают возможным измерение тока в сетях с напряжением выше 1000 В.

Первичная обмотка трансформатора тока имеет изоляцию, рассчитанную на полное рабочее напряжение сети. Для обеспечения безопасности работы обслуживающего персонала (в случае пробоя изоляции) один из зажимов вторичной обмотки и сердечник трансформатора должны быть заземлены.

В отличие от силовых трансформаторов ток вторичной обмотки в трансформаторе тока зависит от тока первичной обмотки (измеряемого тока). Поэтому при работе с трансформатором тока необходимо особенно внимательно следить за тем, чтобы вторичная обмотка была замкнута. Для этого они имеют приспособление для замыкания вторичной обмотки при отключении измерительного прибора.

В тех случаях, когда проводник с током нельзя разъединить, для подключения трансформатора тока применяются трансформаторы в виде токовых клещей. Сердечник таких трансформаторов состоит из двух половин, скрепленных шарниром, что позволяет охватить проводник с током, не разрывая его. Вторичная обмотка замкнута на амперметр, который обычно укрепляется на самом сердечнике.

Итак, трансформатор напряжения предназначен для преобразования электрической мощности переменного тока с целью питания нагрузок различного номинала, рассчитанных на напряжение вторичной обмотки трансформатора.

К трансформаторам напряжения относятся мощные промышленные трансформаторы, трансформаторы подстанций, сетевые трансформаторы, сварочные трансформаторы, трансформаторы в блоках питания некоторых бытовых приборов и т. д. эти трансформаторы могут быть как повышающими, так и понижающими.

Измерительные трансформаторы напряжения предназначены для преобразования высокого напряжения сети в напряжение, доступное для измерения обычными приборами, т. е. для расширения пределов измерения приборов на переменном токе по напряжению.

Трансформаторы тока используются в измерительных целях — там, где необходимо узнать величину переменного тока, текущего по проводу. Трансформатор тока включается в разрыв этого провода, а к его вторичной обмотке подсоединяется амперметр или вольтметр, соединенный с резистором известного номинала. Путем несложных вычислений легко найти величину тока первичной обмотки. Вычисления может производить как человек, так и электроника.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Источник

Трансформаторы тока и напряжения

Без электроснабжения невозможно представить нашу жизнь. Чтобы электрическая система работала без сбоев или не пришла в негодность из-за неисправности в кабеле или в силовом оборудовании, её параметры необходимо контролировать, замерять. Диагностика, заключающаяся в проведении электрических измерений, способна выявить причины сбоев и вовремя устранить их. Для этого применяются приборы, измеряющие величины токов, напряжений, мощности.

Но если в электроустановках с низким напряжением возможно подключение измерительных приборов напрямую, непосредственно к измеряемому узлу, то в высоковольтных цепях проблематично отследить параметры без применения измерительных трансформаторов. В электроустановках напряжение доходит до 750 кВ и выше, а токи устанавливаются в десятки килоампер и более. Для «прямого» измерения потребовались бы громоздкое и дорогое оборудование, а иногда измерения вообще не возможно было бы произвести. Также, при обслуживании приборов, напрямую подключенных к сети высокого напряжения, персонал подвергался бы опасности поражения током.

Измерительные трансформаторы тока (ТТ) и напряжения (ТН) способствуют расширению пределов измерений обычных измерительных устройств и одновременно изолируют их от цепей высокого напряжения. Измерительные трансформаторы создаются с высоким классом точности. Во время эксплуатации их метрологические характеристики подлежат первичной и периодической поверке на правильность работы.

Наиболее часто в сетях переменного тока применяются электромагнитные трансформаторы. Они состоят из магнитопровода, первичной и одной или нескольких вторичных обмоток. ТТ преобразовывает замеряемый высокий ток в малый, а ТН — измеряемое высшее напряжение в низшее. Измерительные трансформаторы включаются в цепи между высоковольтным оборудованием и контрольно-измерительными приборами: амперметрами, вольтметрами, ваттметрами, приборами релейной защиты, телемеханики и автоматики, счетчиками энергии.

Зачем нужны измерительные трансформаторы напряжения

Измерительные ТН относятся к преобразователям электрической энергии, которые:

Подключение ТН к высоковольтной части электроустановки осуществляется соединением его первичной обмотки «в параллель» к цепи высокого напряжения. Номинал вторичных обмоток трансформатора напряжения составляет обычно 100 В. Так как сопротивление измерительных приборов, подключаемых к вторичной обмотке, велико, током можно пренебречь. Поэтому основной режим работы ТН подобен режиму холостого хода типового силового трансформатора.

Трансформаторы напряжения и их конструкция

Трансформаторы напряжения подразделяются:

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.

Зачем нужны трансформаторы тока

Трансформатор тока — базовый измерительный аппарат в электроэнергетике, применяемый для преобразования тока первичной сети во вторичный стандартный ток величиной 5 А или 1 А. Первичная обмотка соединяется непосредственно с цепью высокого напряжения последовательным способом подключения. Вторичная обмотка включается во вторичные цепи измерений, защиты и учета. 5А — часто встречающийся номинал вторичной обмотки.

Принцип действия и конструкция трансформаторов тока

Первичная обмотка ТТ включается в разрез линейного провода (последовательно с нагрузкой), в котором измеряется сила тока. Вторичная обмотка замкнута на измерительное устройство с малым сопротивлением. Поэтому, в отличие от силового трансформатора, для которого режим короткого замыкания является аварийным, нормальным режимом для измерительного ТТ являются условия, близкие к КЗ, так как сопротивление во вторичной цепи у него мало.

Через первичную обмотку, имеющую определённое количество витков, течет ток. Вокруг катушки наводится магнитный поток, который улавливается магнитопроводом. Пересекая перпендикулярно ориентированные витки вторичной обмотки, магнитный поток формирует электродвижущую силу. Под влиянием последней возникает ток, протекающий по катушке и нагрузке на выходе. Одновременно на зажимах вторичной цепи образуется падение напряжения.

По конструктиву и применению ТТ условно подразделяются на несколько разновидностей:

• Опорные монтируются на опорной плоскости.
• Проходные используются в качестве ввода и устанавливаются в металлических конструкциях, в проемах стен или потолков.
• Встраиваемые размещаются в полости оборудования: электрических выключателей, генераторов и других электроаппаратов и машин.
• Разъемные не имеют своей первичной обмотки. Их магнитопроводы из двух половинок, стягиваемых болтами, можно размыкать и закреплять вокруг проводников под током. Эти проводники исполняют роль первичных обмоток.
• Шинные изготавливаются тоже без первичных обмоток — их роль выполняют пропущенные сквозь окна магнитопроводов ТТ токоведущие шины распредустройств.
• Накладные надеваются сверху на проходной изолятор.
• Переносные предназначаются для лабораторных и контрольных измерений.

По выполнению первичной обмотки ТТ подразделяются на одновитковые и многовитковые, а по числу вторичных обмоток — на устройства с одной обмоткой и с несколькими вторичными обмотками (до четырёх, пяти). По числу ступеней трансформации — на одноступенчатые и каскадные.

К общей классификации трансформаторов обоих типов относятся: количество коэффициентов трансформации (однодиапазонные и многодиапазонные), критерии по материалу диэлектрика между первичной и вторичной обмотками и по материалу внешней изоляции — маслонаполненные, газонаполненные, сухие, с литой, фарфоровой и прессованной изоляцией, с вязкими заливочными компаундами, комбинированные бумажно-масляные. ТТ и ТН устанавливаются на открытом воздухе, в закрытых и в подземных установках, на морских и речных судах, внутри оболочек электроустановок и связываются контрольными проводами и кабелями с оборудованием вторичных цепей. По диапазону рабочего напряжения выделяют трансформаторы, функционирующие в устройствах до 1000 В и выше 1000 B. Трансформаторы также классифицируются по классу точности.

Видео про трансформаторы тока

Кратко о назначении трансформатора тока, составе и особенностях конструкции, о схеме и принципе работы. Почему нельзя допускать размыкание вторичных цепей трансформатора тока без предварительного их замыкания накоротко? Почему на напряжение выше 330 кВ изготавливаются ТТ каскадного типа? Об этом и об измерительном трансформаторе тока для подстанции 750 кВ вы узнаете из видео.

Источник

Измерительные трансформаторы напряжения и тока

Назначение и виды измерительных трансформаторов

Измерительный трансформатор — это трансформатор предназначенный для расширения диапазона измерений измерительных приборов (амперметров, вольтметров, ваттметров и т.д.).

Для измерения больших напряжений (выше 1000 Вольт) и токов (более 100 Ампер) нецелесообразно строить приборы на измерение таких больших величин. Это и экономически невыгодно, и приборы в этом случае будут слишком громоздкими. Не говоря про опасность непосредственной работы с такими большими значениями напряжения и тока.

Поэтому, как правило, при напряжениях свыше 1000Вольт и токах более 100 Ампер перед измерительными приборами ставят соответствующие трансформаторы, чтобы уменьшить контролируемые электрические параметры до величин удобных для измерения: измерительные трансформаторы напряжения (далее — ИТН) — для измерения напряжений, измерительные трансформаторы тока (далее — ИТТ) — для измерения токов.

При использовании измерительных трансформаторов (далее — ИТ) измерительный прибор подключается к сети не напрямую, а опосредованно (косвенно) через ИТ который снижает (как правило, в десятки раз) измеряемый параметр до значения допустимого для измерительного прибора.

Таким образом, что бы считать показания с прибора подключенного через ИТ необходимо знать во сколько раз ИТ снизил измеряемый параметр, а что бы это узнать необходимо знать так называемый коэффициент трансформации ИТ — отношение входного (первичного) тока или напряжения к выходному (вторичному), этот параметр для ИТ является основным и указывается на их корпусах и в паспортах

Зная коэффициент трансформации ИТ достаточно просто умножить на него показания измерительного прибора для точного определения измеряемого параметра сети. Для наглядности разберем следующий пример:

Имеется сеть в которой протекает ток до 80 Ампер и нам необходимо постоянно контролировать в ней величину тока, при этом имеющейся амперметр имеет номинальный ток 5 Ампер, соответственно подключить его в сеть с током 80 Ампер невозможно. Здесь нам и поможет ИТТ, его номинальный ток конечно должен быть больше либо равен максимальному току сети возьмем ИТТ 100/5, где 100 — номинальный ток первичной обмотки, а 5 — номинальный ток первичной обмотки, таким образом его коэффициент трансформации составит Кт=100/5=20.

Соответственно, чтобы в нашем случае определить какой ток протекает в сети необходимо показания амперметра умножить на коэффициент трансформации ИТТ через который он подключен (в нашем случае Кт=20), таким образом если амперметр показывает нам 4 Ампера, значит ток в сети составляет 80 Ампер (4х20), если показания 1,5Ампера — значит 30 Ампер (1,5х20) и т.д.

Аналогично может измеряться и напряжение с помощью измерительного трансформатора напряжения и вольтметра.

Некоторые приборы, такие как ваттметры и счётчики электрической энергии устанавливаемые в электроустановках напряжением выше 1000 Вольт подключаются к электрической сети через ИТТ совместно с ИТН.

Для примера ниже приведена схема включения ваттметра в сеть высокого напряжения через ИТТ и ИТН (схемы подключения счетчиков аналогичны схеме подключения ваттметров, подробнее читайте статью: Подключение счетчика через трансформаторы)

Что бы определить мощность в контролируемой сети необходимо показания ваттметра умножить на общий коэффициент трансформации который является произведением коэффициентов трансформации ИТН (Кн) и ИТТ (Кт), как видно из схемы в нашем случае общий коэффициент трансформации составляет 400.

Аналогичным образом определяется и расход электроэнергии по электросчетчикам подключенным через ИТ. При этом следует учитывать, что в некоторых случаях шкала измерительного прибора может быть отградуирована с учетом коэффициента трансформации ИТ, т.е. в них изначально заложен коэффициент трансформации ИТ через которые они должны подключаться, а в некоторых электронных измерительных приборах, например электронных счетчиках, коэффициент трансформации можно устанавливать в настройках, такие приборы показывают измеряемую величину уже с учетом коэффициента трансформации, соответственно никаких дополнительных действий по ее пересчету выполнять не требуется.

Типы (виды) измерительных трансформаторов и их маркировка

Как уже было сказано выше ИТ бывают двух видов измерительные трансформаторы тока и измерительные трансформаторы напряжения, которые в зависимости от места и способа установки и других особенностей могут иметь различные типы исполнения.

Измерительные трансформаторы напряжения

Трансформаторы напряжения подразделяются по следующим основным типам:

Маркировка ИТН выглядит следующим образом:

Буквы после чисел – климатическое исполнение: У — климат умеренный; цифра 3 — для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией.

Для работы на открытом воздухе нужно использовать аппараты с цифрой 1 после букв У или ХП – холодное помещение, а в помещениях со свободным доступом наружного воздуха — с цифрой 2.

Примеры некоторых типов ИТН:

Измерительные трансформаторы тока

По конструктивному исполнению и применяемой изоляции трансформаторы тока бывают следующих типов:

Маркировка ИТТ имеет следующий вид:

Зачастую в маркировке после класса точности можно увидеть букву «S», например: ТОП- 0,66-1-5-0,5S 300/5, как можно увидеть данный трансформатор имеет класс точности 0,5S, 0,5 обозначает, что погрешность данного трансформатора составляет всего пол процента, но это номинальная погрешность, фактически погрешность может быть больше в зависимости от нагрузки на ИТ, например если проходящий ток через ИТТ слишком мал, то его погрешность будет больше 0,5, что конечно же не очень хорошо, буква S в маркировке ИТТ обозначает, что он входит в свой номинальный класс точности при меньших нагрузках в сравнении с обычными ИТТ.

На рисунке ниже представлены некоторые типы трансформаторов тока:

Устройство и принцип действия измерительных трансформаторов

Принцип действия измерительных трансформаторов, как и других трансформаторов основан на законе электромагнитной индукции, с общим принципом работы трансформаторов вы можете ознакомиться в этой статье.

Устройство измерительных трансформаторов напряжения

ИТН по устройству принципу действия подобны обычным силовым трансформаторам. Они так же содержат две обмотки из медного изолированного провода, хотя их может быть и больше, расположенных на общем замкнутом магнитопроводе изготовленном из электротехнической листовой стали. Изоляция трансформатора напряжения представляет собой заливку эпоксидным компаундом, что создает монолитный блок с высокой степенью электрической прочности.

Устройство измерительного трансформатора тока

Самый простой распространенный трансформатор тока — двухобмоточный. Он имеет одну первичную обмотку с числом витков W1 и одну вторичную обмотку с числом витков W2. Обмотки находятся на общем магнитопроводе, благодаря которому между ними существует электромагнитная (индуктивная) связь. Вторичных обмоток может будет измерительная, другая — может использоваться в цепях защиты. Первичная обмотка в этом случае является общей для всех вторичных обмоток. Часто трансформаторы тока изготовляются с двумя и более сердечниками, на которых размещаются обмотки, их называют кернами.

Первичная обмотка W1 может быть выполнена в виде катушки, намотанной на сердечник и содержать 1-3 витка провода большого сечения, рассчитанного на высокие измеряемые токи I1. Так же она может быть в виде шины встроенной в магнитопровод. В других конструкциях вообще не предусмотрена встроенная первичная обмотка — в них роль первичной обмотки выполняет шина (токопровод) распределительного устройства поверх которой закрепляется ИТТ. Вторичная обмотка W2 может иметь до нескольких сотен витков, благодаря чему ток во вторичной цепи I2 во много раз меньше тока первичной цепи: I2 = I1*W1/W2

Основные характеристики и паспортные данные ИТ

К основным характеристикам измерительных трансформаторов напряжения относятся:

1) Номинальное первичное напряжение U1ном, кВ:

Напряжение, приложенное к первичной обмотке ТН и подлежащее трансформации. Значения напряжения указываются в документации на трансформаторы конкретных типов, а так же выбираются из таблиц.

2) Номинальное вторичное напряжение U2ном, В:

Напряжение, возникающее на зажимах вторичной обмотки ТН при приложении напряжения к его первичной обмотке.

Номинальные напряжения основных вторичных обмоток:

Номинальные напряжения дополнительных вторичных обмоток:

3) Номинальный коэффициент трансформации Кн ном.:

Отношение действующего значения номинального первичного напряжения к действующему значению номинального вторичного напряжения: Кнном. = U1ном/U2ном.

4) Класс точности ТН:

Класс точности любого измерительного прибора представляет собой отклонение реальной величины от номинального значения. Класс точности для измерения, выбирается из ряда: 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 3,0, для защиты — 3P; 6P.

5) Номинальная мощностьS, В·А:

Значение полной мощности, указанное в паспорте ТН, которую он отдаёт во вторичную цепь при номинальном вторичном напряжении с обеспечением соответствующего класса точности.

6) Предельная мощностьS, В·А:

Кажущаяся мощность, которую трансформатор напряжения длительно отдаёт при номинальном первичном напряжении, вне класса точности, и при которой нагрев всех его частей не выходит за пределы, допустимые для класса нагревостойкости данного трансформатора.

7) Номинальная частота питающей сети ƒном, Гц:

Номинальная частота напряжения питающей сети должна быть 50 или 60Гц (в отечественных электрических сетях она составляет 50Гц).

Эти паспортные данные наносятся на специальную металлическую пластину, которая закрепляется на видном месте корпуса прибора и называется табличкой или шильдиком.

Измерительные трансформаторы напряжения по техническим характеристикам должны соответствовать ГОСТ 1983-2015.

К основным характеристикам измерительных трансформаторов тока относятся:

1) Номинальноенапряжение Uном, кВ:

Выбирается из стандартного ряда напряжений: 0,66;3;6;10; 15; 20;24; 27; 35; 110; 150; 220; 330; 500; 750. Кроме встроенных трансформаторов.

2) Номинальный первичный ток I1ном, А:

Ток, протекающий в первичной обмотке ТТ и подлежащий трансформации. Может находиться в пределах от 1А до 40кА.

3) Номинальный вторичный ток I2ном, А:

Ток, протекающий во вторичной обмотке трансформатора тока. Обычно это 5А, но может быть 2А и 1А. Причём ток 1А допускается только для трансформаторов тока с номинальным первичным током до 4000А. А так же при больших измерительных расстояниях, чтобы снизить номинальную нагрузку. По заказу допускается изготовление трансформаторов тока с номинальным вторичным током 2 или 2,5А.

4)Номинальный коэффициент трансформации Ктном.:

Отношение действующего значения номинального первичноготока к действующему значению номинального вторичного тока в режиме холостого хода.Определяется по формуле: Ктном. = I1ном/I2ном.

5) Номинальная вторичная нагрузка S2ном, В·А:

Значение вторичной нагрузки, указанноена паспортной табличке ТТ, при котором гарантируется классточности. Определяется характером нагрузки с коэффициентом мощности cosφ.

6) Класс точности:

Обобщённая характеристика ТТ, определяемая установленными пределами допускаемых погрешностей при заданных условиях работы.

Для трансформаторов токасуществуют следующие классы точности: 0,1; 0,2; 0,2S; 0,5; 0,5S; 1,0; 3,0; 5Р; 10Р.

7) Номинальная частота питающей сети ƒном, Гц:

Номинальноезначение частоты напряжения сети, для работы в которой предназначен ТТ, должна быть 50 или 60Гц.

Так же как и трансформаторы напряжения, каждый трансформатор тока должен иметь табличку (шильдик), на которой указаны технические характеристики ТТ.

Измерительные трансформаторы тока по техническим характеристикам должны соответствовать ГОСТ 7746-2015.

Рассмотрим условные обозначения на такой табличке:

Особенности эксплуатации измерительных трансформаторов

Трансформаторы тока

Особенность эксплуатации ИТТ заключается в необходимости замыкания вторичной обмотки через измерительные приборы и реле или шунты (замыкания накоротко) — в случае если измерительные приборы отсутствуют. То есть ИТТ всегда должен работать в режиме короткого замыкания.

Большую опасность представляет обрыв вторичной обмотки. В этом случае в магнитопроводе создаётся очень большой магнитный поток, который не будет уравновешиваться размагничи­вающим действием вторичной обмотки. Это приводит к тому, что во вторичной, разомкнутой, обмотке может наводиться напряжение в десятки тысяч вольт, опасное для изоляции приборов и обслуживающего персонала. Поэтому, вторичная обмотка ИТТ всегда должна быть заземлена и замкнута накоротко через подключенный к ней измерительный прибор, а в случае необходимости его демонтажа (например с целью замены), должен устанавливаться шунт закорачивающий выводы вторичной обмотки ИТТ и снимается данный шунт только после установки и подключения измерительного прибора.

Трансформаторы напряжения

Трансформаторы напряжения, в отличие от трансформаторов тока, работают в режиме, близком к холостому ходу, так как сопротивление параллельных катушек приборов и реле большое, а ток, потребляемый ими, невелик.

Для обеспечения нормальной работы, ИТН должен быть защищен от токов короткого замыкания со стороны нагрузки, поскольку они вызывают перегрев и повреждение изоляции обмоток, а также приводят к возникновению короткого замыкания в самом трансформаторе. С этой целью во всех незаземлённых проводах устанавливаются автоматические выключатели или предохранители.Защита первичной обмотки от повреждений выполняется при помощи предохранителей.

Подключая измерительные приборы и устройства защиты к ИТН, следует учитывать тот факт, что включение большого количества электроприборов приводит к повышению значения тока во вторичной обмотке и увеличению погрешности измерения.

ВАЖНО! Для обеспечения безопасности работ, проводимых в цепях измерительных приборов и устройств релейной защиты, все вторичные обмотки измерительных трансформаторов тока и напряжения должны иметь постоянное заземление.

Схемы подключения измерительных трансформаторов

Трансформаторы напряжения

Трансформаторы напряжения выполняются в однофазном и трехфазном исполнении. В зависимости от требуемой информации они могут соединяться в различные схемы, как на рисунке ниже.

На рисунке «а» приведена схема включения одного трансформатора напряжения на междуфазное напряжение АВ. Эта схема применяется, когда для защиты или измерений нужно только одно междуфазное напряжение.

На рисунке «б» показана схема соединения двух ИТН в открытый треугольник или в неполную звезду. Эта схема применяется, когда для защиты или измерений нужно иметь два или три междуфазных напряжения.

На рисунке «в» приведена схема соединения трёх однофазных или одного трёхфазного ИТН в звезду. Эта схема используется, когда для защиты и измерений нужны фазные напряжения или же одновременно фазные и междуфазные напряжения.

а рисунке «г» схема соединения трёх ИТН в треугольник–звезда. В этом случае на вторичной стороне будет повышенное напряжение, равное U2 173В. Схема может использоваться для питания электромагнитных корректоров напряжения для устройств автоматического регулирования.

На рисунке «д» представлена схема соединения ИТН в схему разомкнутого треугольника – на сумму фазных напряжений. В этой схеме первичные обмотки соединяются в звезду, а вторичные соединяются последовательно, образуя разомкнутый треугольник. Такое соединение применяется для получения напряжения нулевой последовательности (3Uo), необходимого для включения реле напряжения и реле мощности защиты от замыканий на землю.

Трансформаторы тока

Трансформаторы тока являются однофазными аппаратами и могут быть установлены в одну, две или три фазы измеряемой сети.

В трехфазной сети для подключения измерительных приборов и реле, вторичные обмотки трансформаторов тока соединяются в различные схемы. Наиболее распространенные из них приведены ниже.

На рисунке «а» схема соединения в полную звезду, которая применяется при необходимости контроля тока во всех трех фазах электрической сети и для включения защиты от всех видов однофазных и междуфазных коротких замыканий.

На рисунке «в» схема соединения в неполную звезду, используемая для включения защиты от междуфазных коротких замыканий в сетях с изолированной нейтралью.

На рисунке «г» схема соединения в неполный треугольник “восьмёрка”, которая используется для включения защиты от междуфазных коротких замыканий. Ток равен разнице токов двух фаз, в которых установлены трансформаторы.

На рисунке «д» схема соединения на сумму токов трёх фаз (фильтр токов нулевой последовательности), используемая для включения защиты от коротких замыканий на землю.

На рисунке «е» схема последовательного соединения двух ИТТ, установленных на одной фазе. При таком соединении вторичных обмоток, с одинаковым коэффициентом трансформации, сила тока будет такая же, как при включении в цепь только одного из трансформаторов, при этом нагрузка распределяется поровну по двум. Эта схема применяется при использовании маломощных ИТТ.

На рисунке «ж» схема параллельного соединения вторичных обмоток ИТТ, установленных на одной фазе. Это позволяет уменьшить коэффициент трансформации, суммируя ток вторичных обмоток при данном токе в линии. Коэффициент трансформации этой схемы в два раза меньше коэффициента трансформации одного трансформатора тока. Так, для получения коэффициента трансформации 150/5, соединяют параллельно два стандартных трансформатора тока с коэффициентом трансформации 300/5.

ПРИМЕЧАНИЕ: такие измерительные приборы как электросчетчики и ваттметры могут подключаются одновременно и к ИТТ и к ИТН, ознакомиться со схемами подключения счетчиков через ИТ вы можете здесь: https://elektroshkola.ru/uchet-elektroenergii/podklyuchenie-schetchika-cherez-transformatory/

Выбор ИТ для подключения счётчиков и измерительных приборов

Данный вопрос рассмотрим на примере выбора измерительных трансформаторов для подключения электросчетчиков.

Трансформаторы напряжения

Трансформаторы напряжения необходимо применять при необходимости подключения приборов учёта электроэнергии, а так же других измерительных приборов и реле, в высоковольтных электроустановках (выше 1000 Вольт). Их выбирают по номинальному напряжению, классу точности, вторичной нагрузке, а так же по сечению и длине проводов и кабелей.

Номинальное напряжение первичной обмотки (U1ном.), должно быть равно номинальному напряжению сети (Uс.ном.): U1ном.=Uс.ном.

Класс точности ИТН для присоединения расчётных счётчиков электроэнергии не должен быть более 0,5, для технического учёта – не более 1,0 (ПУЭ п.1.5.16).

Вторичная нагрузка, это мощность приборов и реле подключенных к ИТН. Нагрузка вторичных обмоток измерительных трансформаторов (S2нагр.), к которым присоединяются счётчики, не должна превышать номинальных значений ИТН (S2ном.): S2ном.>S2нагр. Это обеспечивает работу ИТН в заданном классе точности.

Присоединение расчетных счётчиков к трёхфазным трансформаторам напряжения не рекомендуется, т.к. они имеют несимметричную магнитную систему и увеличенную погрешность.

Трансформаторы тока

В цепях распределительных устройств выше 1кВ, а так же 0,4кВ при токах нагрузки более 100А, измерительные устройства, как правило, подключаются через трансформаторы тока.

Рассмотрим пример выбора ИТТ для подключения расчётного счётчика электрической энергии офисного здания.

Напряжении сети — 0,4кВ

Максимальная потребляемая мощность (дневное время) — 75кВт (120 А)

Минимальная потребляемая мощность (ночное время) — 22,5кВт (36 А)

Номинальное напряжение ИТТ должно быть не меньше максимального напряжения электроустановки, где требуется установить ИТТ. Выбирается из стандартного ряда по ГОСТ 7746-2015, в кВ: 0,66, 3, 6, 10, 15, 20, 24, 27, 35, 110, 150, 220, 330, 750.

В нашем случае измерительный трансформатор должен быть на 0,66кВ.

Выбирается исходя из номинального (базового) тока счетчика, как правило составляет 5А.

Класс точности ИТТ определяется в зависимости от назначения электросчётчика. Для коммерческого учёта в сетях 0,4кВ класс точности должен быть 0,5S.

Это наиболее важный параметр ТТ. Величина номинального тока ТТ должна быть больше значения максимального тока электроустановки, где монтируется ТТ.Он выбирается из следующего ряда по ГОСТ 7746-2015, в А: 1, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 75, 80, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 750, 800, 1000, 1200, 1500, 1600, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 8000, 10000, 12000, 14000, 16000, 18000, 20000, 25000, 28000, 30000, 32000, 35000, 40000.

Номинальный первичный ток ИТТ должен быть больше, чем максимальный рабочий ток линии (I1макс, в нашем случае 120Ампер).

Выбираем ближайший больший из стандартного ряда – 150А.

Этот ток определяет коэффициент трансформации (Кт) нашего измерительного трансформатора, который выражается отношением номинального тока первичной обмотки к номинальному току вторичной обмотки:

Кт = I1/I2 → Кт=150/5=30

Таким образом нам необходим трансформатор тока 0,66кВ, 150/5, Кт=30, 0,5S

Согласно пункту 1.5.17 ПЭУ, при максимальной нагрузке присоединения ток во вторичной обмотке трансформатора тока должен составлять не менее 40% номинального тока счётчика, а при минимальной рабочей нагрузке – не менее 5%.

I2макс. = I1макс./Кт = 120А/30 = 4А.

I2мин. = I1мин./Кт = 36А/30 = 1,2А.

I2макс. в % = (I2макс.×100)/Iном.сч. = (4А×100)/5А = 80%.

I2мин. в % = (I2мин.×100)/Iном.сч. = (1,2А×100)/5А = 24%.

80% > 40% и 24% > 5% — условия выполняются.

Следовательно ИТТ выбран верно.

ПРИМЕЧАНИЕ: Расчёт измерительных трансформаторов тока и их проверку можно произвести с помощью нашего онлайн калькулятора.

Требования к вторичным цепям измерительных трансформаторов

Сечение и длина проводов и кабелей, согласно пункту 1.5.19 ПУЭ, в цепях напряжения расчётных счётчиков должны выбираться такими, чтобы потери напряжения в этих цепях составляли не более 0,25% номинального напряжения при питании от трансформаторов напряжения класса точности 0,5 и не более 0,5% при питании от трансформаторов напряжения класса точности 1,0. Потери напряжения от трансформаторов напряжения до счётчиков технического учёта должны составлять не более 1,5% номинального напряжения.

При этом, по условию механической прочности, сечение жил проводов и кабелей должно быть не менее 1,5 мм2 для медных жили не менее 2,5 мм2 для алюминиевых жил. Для токовых цепей — 2,5 мм2 для меди и 4 мм2 для алюминия (ПУЭ 3.4.4).

Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

Источник