Меню

Схема измерительного трансформатора постоянного тока

Особенности применения и выбора измерительных трансформаторов тока

Измерительный трансформатор тока — это специальный прибор узкого направления, который предназначен для измерения переменного тока и его контроля. Чаще всего применяется в системах релейной защиты (автоматики) и измерительных приборов. Его использование необходимо тогда, когда непосредственное присоединение прибора для измерения, к электрической сети с переменным напряжением невозможно или небезопасно для персонала обслуживающего его. А также для организации гальванической развязки первичных силовых цепей от измерительных. Расчёт и выбор измерительного трансформатора тока выполняется таким образом, чтобы изменения формы сигнала были сведены к нулю, а влияние на силовую контролируемую цепь было минимальным.

Назначение измерительных трансформаторов

Главная функция этого измерительного прибора — это отображение изменений тока, максимально пропорционально. Трансформаторы тока гарантируют полную безопасность измерений, отделяя измерительные цепи от первичных с опасным высоким напряжением, которое чаще всего составляют тысячи вольт. Требования, предъявляемые к их классу точности очень велики, так как от этого зависит работа дорогостоящего мощного оборудования.

Принцип действия и конструкция

Трансформаторы измерительные выпускают с двумя и больше группами вторичных обмоток. Первая применяется для включения устройств релейной защиты и сигнализации. А другая, с большим классом точности, для подключения устройств точного измерения и учёта. Они помещены на специально изготовленный ферромагнитный сердечник, который набран из листов специальной электротехнической стали довольно тонкой толщины. Первичную обмотку непосредственно включают последовательно в измеряемую сеть, а ко вторичной обмотке подключают катушки различных измерительных приборов, чаще всего амперметров и счетчиков электроэнергии.

трансформатор тока

В трансформаторах тока, как и в большем количестве других таких электромагнитных устройств, величина первичного тока больше, чем вторичного. Первичная обмотка исполняется из провода разного сечения или же шины, в зависимости от номинального значения тока. В трансформаторах тока 500 А и выше, первичная обмотка чаще всего выполнена из 1-го единственного витка. Он может быть в виде прямой шины из меди или алюминия, которая проходит через специальное окно сердечника. Корректность измерений любого измерительного трансформатора характеризуется погрешностью значения коэффициента трансформации. Для того чтобы не перепутать концы, на них обязательно наносится маркировка.
Аварийная небезопасная работа, связана с обрывом вторичной цепи ТТ при включенной в цепь первичной, это приводит к очень сильному намагничиванию сердечника и даже при обрывe вторичной обмотки. Поэтому при включении без нагрузки вторичные обмотки соединяются накоротко.
По классу точности все измерительные ТТ разделены на несколько уровней. Особенно точные, называются лабораторные и имеют классы точности не больше 0,01–0,05;

Схемы соединений

Схемы соединений трансформатора

Схемы соединений, представленные ниже, дают возможность персоналу контролировать токи в каждой из фаз.

В целях безопасности персонала, низковольтного измерительного оборудования и приборов один вывод вторичной обмотки, а также корпус заземляют.

Классификация и выбор

По конструкции и исполнению трансформаторы тока используемые в измерительных цепях делятся на:

  • Встроенные. Первичная обмотка у них служит элементом для другого устройства. Они устанавливаются на вводах и имеют только вторичную обмотку. Функцию первичной обмотки выполняет другой токоведущий элемент линейного ввода. Конструктивно это магнитопровод кольцевого типа, а его обмотки имеют отпайки, соответствующие разным коэффициентам трансформации;
  • Опорные. Предназначенные для монтажа и установки на опорной ровной плоскости;
  • Проходной. По своей структуре это тот же встроенный, только вот находиться он может снаружи другого электрического устройства;
  • Шинный. Первичной обмоткой служит одна или несколько шин включенных в одну фазу. Их изоляция рассчитывается с запасом, что бы он мог выдержать даже многократное увеличение напряжения;Шинный ТТ
  • Втулочный. Это одновременно и проходной, и шинный трансформатор тока;
  • Разъемный. Его магнитопровод состоит из разборных элементов;Разъемный ТТ
  • Переносной. Это устройство электрики называют токоизмерительные клещи. Они являются переносным и удобным измерительным трансформатором тока, у которого магнитная система размыкается и замыкается уже вокруг того провода в котором и нужно измерять значение тока.Токоизмерительные клещи

При выборе трансформатора тока стоит знать главное, что при протекании по первичной обмотке номинального тока в его вторичной обмотке, которая замкнута на измерительный прибор, будет обязательно 5 А. То есть если нужно проводить измерение токовых цепей где его расчётная рабочая величина будет примерно равна 200 А. Значит, при установке измерительного трансформатора 200/5, прибор будет постоянно показывать верхние приделы измерения, это неудобно. Нужно чтобы рабочие пределы были примерно в середине шкалы, поэтому в этом конкретном случае нужно выбирать трансформатор тока 400/5. Это значит что при 200 А номинального тока оборудования на вторичной обмотке будет 2,5 А и прибор будет показывать эту величину с запасом в сторону увеличения или уменьшения. То есть и при изменениях в контролируемой цепи будет видно насколько данное электрооборудование вышло из нормального режима работы.

Вот основные величины, на которые стоит обратить внимание при выборе измерительных трансформаторов тока:

  1. Номинальное и максимальное напряжение в первичной обмотке;
  2. Номинальное значение первичного тока;
  3. Частота переменного тока;
  4. Класс точности, для цепей измерения и защиты он разный.

Техническое обслуживание

Эксплуатация измерительных трансформаторов не является очень сложным и трудоёмким процессом. Действия персонала заключаются, в основном, в надзоре за исправностью его вторичных цепей, наличием защитных заземлений и показаниями приборов контроля, а также счётчиков. Осмотр чаще всего производится визуальный, из-за опасности поражения человека высоким напряжением, вход за ограждения, где установлены трансформаторы строго запрещён. Однако, это касается в большей степени систем с напряжением выше 1000 Вольт. Для низковольтных цепей визуальный осмотр на наличие нагрева соединений, а также коррозии контактных зажимов является неотъемлемой работой электротехнического персонала. Самый часто применяемый прибор для измерения тока в цепях 0,4 кВ это токоизмерительные клещи. Так как при расчёте и разработке пусковой аппаратуры очень редко используются стационарные трансформаторы для измерения.

В любом случае нужно обращать внимание и принимать меры к устранению обнаруженных дефектов таких как:

  1. Обнаружение трещин в изоляторах и фарфоровых диэлектрических элементах;
  2. Плохое состояние армированных швов;
  3. Потрескивания и разряды внутри устройства;
  4. Отсутствие заземления корпуса или вторичной обмотки.

Проводя обслуживание измерительных трансформаторов, на щитах где установлены приборы, нужно смотреть не только за показаниями приборов, а ещё и за контактными соединениями проводов, которые подключаются к ним. Кстати, их сечение не должно быть меньше 2,5 мм² для медных проводов, и 4 мм² для алюминиевых.

Проверка измерительных трансформаторов

Проверка измерительного трансформатора тока

Испытание измерительных трансформаторов сводится к измерению сопротивления изоляции и коэффициента трансформации, который определяется по следующей схеме.

Расшифровка маркировок ТТ

При этом в первичную обмотку от специального нагрузочного трансформатора или автотрансформатора подаётся ток не меньше 20% от номинального. Как известно, коэффициент трансформации будет равен соотношению тока в первичной обмотке к току во вторичной. После чего это значение сравнивается с номиналом. Если трансформатор имеет несколько вторичных обмоток, то необходимо проверит каждую. И также нельзя забывать о наличии правильной маркировки.

Выбор нужно трансформатора тока, а также их испытательные характеристики определяют в лабораторных условиях специальный высококвалифицированный электротехнический персонал, где и выдаётся соответствующий документ по его результатам.

Источник

Измерительный трансформатор постоянного тока

Измерительные трансформаторы постоянного тока (ИПТП) приме­няются для измерения больших постоянных токов, а также токов и напряжений в высоковольтных цепях постоянного тока.
ИТПТ состоит из двух одинаковых замкнутых ферро­магнитных сердечников из магнитно-мягкого материала с прямоуголь­ной кривой намагничивания. Первичные обмотки этих сердечников cоединяются последовательно и по ним протекает измеряемый постоянный ток I1 (первичная обмотка может иметь общую первичную обмотку с числом витков w1 = 1, представляющую собой шину (рис. 2.3,а)). Вто­ричные обмотки с числом витков w2, равномерно намотанные на свои сердечники, включаются последовательно–встречно к вспомога­тельному источнику переменного тока U2, а протекающий по ним ток i2 обычно выпрямляется и измеряется магнитоэлектрическим ампермет­ром. Устройство и включение ИТПТ показано на рис 2.3,а.
Работает данный трансформатор следующим образом. Предположим, что сердечники 1 и 2 ИТПТ обладают идеальной кривой намагничивания. На рис. 2.3,бизображена идеализированная прямоугольная кри­вая намагничивания сердечников и показаны МДС, действующие в сер­дечниках. Под действием МДС I­1w1 оба сердечника насыщаются. Току I1 соответствует начальная рабочая точка Ана участке насыщения кривой намагничивания. Если ток I1 увеличивается, точка Асмещается вправо (А»);при уменьшении I1 точка Асмещается влево (A’). Ось времени для переменной МДС i2w2 совмещена с вертикальной линией, прохо­дящей через точку А.
Вторичные обмотки включены так, что в течение каждого полупериода вспомогательного переменного тока i2 в одном сердечнике переменная составляющая магнитного потока направлена навстречу потоку от постоянного тока в первичных обмотках, тогда как в другом сердечнике в это время магнитные потоки совпадают по направлению.


а б
Рис. 2.3

Рассмотрим полупериод тока, когда в сердечнике 1 первичная I1n1 и вторичная i2n2 МДС вычитаются, а в сердечнике 2 – суммируются. При суммировании МДС индукция в сердечнике остается неизменной, равной индукции насыщения ВНАС. При вычитании МДС индукция остается неизменной, лишь пока i2n2 Как видно из принципа действия ИТПТ, никакой трансформации энергии не происходит, а имеет место уравновешивание МДС. Среднее значение выпрямленного тока I2ср, протекающего через амперметр, определяется из равенства МДС: I2ср = I1n1/n2.
Форма вторичного тока не зависит от формы и частоты вспомога­тельного источника напряжения U2, а также от его значения, если оно выбрано таким образом, чтобы было достаточным для выполнения равенства I1n1 = i2n2. Обычно U2 выбирают из условия Вm= (0,9 ÷0,75) Bнас.
Из рис. 2.3,б видно, что во вторичных обмотках переменный ток должен иметь прямоугольную форму, а в диагонали моста, где включен измерительный прибор будет протекать постоянный ток.
Погрешности ИТПТ с последовательным соединением вторичных обмоток, главным образом обусловлены отличием реальной петли пере­магничивания сердечников от идеальной прямоугольной петли и, в мень­шей степени, конечным значением сопротивления вторичной цепи ИТПТ.
Для работы в низковольтных цепях до 1000 В выпускаются ИТПТ с номинальным первичным током 5; 7,5; 10; 15; 25 и 35 кА, с основной погрешностью 0,5%. Номинальный вторичный ток 5 А. Для измерения постоянных токов в высоковольтных цепях выпуска­ются ИТПТ с номинальным первичным током 1; 2 и 4 кА. Известны также ИТПТ с пределами измерений до 100 кА и разъемным магнитопроводом, что дает возможность производить их монтаж без разрыва цепи измеряемого тока.

Читайте также:  Если от человека сильно бьет током

Измерительный трансформатор – постоянный ток

Измерительные трансформаторы постоянного тока ( ИТПТ) применяются для измерения больших постоянных токов, а также токов и напряжений в высоковольтных цепях постоянного тока. [1]

Измерительные трансформаторы постоянного тока Для построения трансформаторов постоянного тока используется режим отрицательной обратной связи МУС. [3]

Измерительные трансформаторы постоянного тока Для построения трансформаторов постоянного тока используется режим отрицательной обратной связи МУС. Область характеристики управления / ( / у), соответствующая этому режиму, практически линейна на значительном участке и обладает высокой стабильностью по отношению к напряжению питания и сопротивлению нагрузки подобно характеристике ДМУ. [5]

Принцип действия измерительных трансформаторов постоянного тока существенно отличается от обычных измерительных трансформаторов. [7]

Принцип действия измерительных трансформаторов постоянного тока существенно отличается от обычных измерительных трансформаторов, но выполняют они ту же задачу. [9]

Принцип действия измерительных трансформаторов постоянного тока и напряжения существенно отличается от принципа действия измерительных трансформаторов переменного тока, но выполняют они ту же задачу. Для этих трансформаторов указывают номинальные коэффициенты трансформации К я и Кця и нормируют допускаемые погрешности по току и напряжению, соответственно. [10]

Принцип действия измерительных трансформаторов постоянного тока существенно отличается от обычных измерительных трансформаторов, но выполняют они ту же задачу. [12]

В качестве датчика использован измерительный трансформатор постоянного тока ТТ . Величина, снимаемая с датчика, является регулируемой величиной, которая сравнивается в регуляторе РТ с заданной величиной, а разность их усиливается магнитным усилителем МУ. Выходным током усилителя подмагничиваются дроссели насыщения ДН силового выпрямительного моста В, чем и достигается стабилизация тока агрегата. [13]

Под номинальным коэффициентом трансформации измерительного трансформатора постоянного тока понимают коэффициент, на который следует умножить значение тока во вторичной цепи, чтобы получить ток первичной обмотки. [14]

Разновидностью магнитных усилителей являются так называемые измерительные трансформаторы постоянного тока ( рис. 5.7), которые используют для измерения постоянных токов до сотен и тысяч ампер. Отсутствие электрической связи между сетью постоянного тока и измерительным прибором делает эту схему безопасной при измерении токов высоковольтных цепей. Обмотка управления часто представляет собой шину, проходящую через отверстия двух кольцевых сердечников с рабочими обмотками. Выходной ток выпрямляется и измеряется амперметром, проградуированным в амперах измеряемого управляющего тока. Таким образом, прибор представляет собой простейший магнитный усилитель. Особенностью его является режим вынужденного намагничивания ( см. § 2.2), который определяется измеряемым постоянным током. Отметим, что постоянная времени трансформаторов постоянного тока настолько мала, что их с успехом используют для осцил-лографирования процессов в цепи постоянного тока. [15]

Для нормализации электрической энергии, поступающей к дому или квартире, используются различные устройства. Предлагаем рассмотреть, как работают измерительные трансформаторы тока постоянного и переменного, их назначение, схема подключения, принцип работы и советы по выбору.

Общие понятия

Трансформатор тока (ТТ) маркировка ГОСТ 7746-2001 – это устройство является одним из видов «измерительного трансформатора», который предназначен для получения переменного тока в его вторичной обмотке, где величина преобразованного напряжения пропорциональна текущей измеряемой величине. Номинальная мощность трансформаторов может быть 25, 40, 63, 100, 160 кВА.

Трансформаторы тока, у которых класс точности 0,2; 0,5; 1; 3; 10 могут снизить высокие проходные токи напряжения на более низкие, этим они обеспечивают удобный способ безопасного контроля электроэнергии в переменной линии передачи с использованием стандартного амперметра. Принцип действия трансформатора тока ничем не отличается от обычного.

Существуют разные трансформаторы, типы приборов с различными пропускными способностями (суммирующий СЭЩ, ТТИ-200 5, 5 5, 300 5, 0 66, 1 1, 400 5, 150 5, ТК 20, опорный ТОЛ 10, ТВЛМ, ABB, ИЭК, ТЗЛМ, ТЛК, ТСН, ТФЗМ, ТЛМ, ТЛО, ТОП, ТПЛ, ТПОЛ).

Фото — Трансформатор тока

Видео: устройство трансформатора тока ТФРМ 750

Как работает устройство и конструкция трансформаторов

Первичная обмотка включения может быть либо плоской, либо представлять собой ролик из толстого провода, обернутого вокруг сердечника, проводника или шины через центральное отверстие.

Благодаря такой конструкции, трехфазный трансформатор переменного тока имеет первичную обмотку с минимальным количеством витков, что положительно влияет на эффективность работы, в частности, коэффициент трансформации.

Вторичная обмотка может иметь большее число витков катушки. Они намотаны на ламинированную основу магнитного материала с низкими потерями, который имеет большую площадь поперечного сечения. Плотность магнитного потока является низкой, при этом используя гораздо меньшую площадь поперечного сечения проволоки, номинальный ток практически не теряет своего напряжения. Эти вторичные обмотки обычно рассчитаны на стандартный показатель 1 Ампер или 5 Ампер. Это хорошо демонстрирует векторная диаграмма:

Фото — Векторная диаграмма

Виды трансформаторов

Всего есть три основных типа трансформаторов тока:

  1. Сухие – это трансформаторы первичной обмотки, физически последовательно соединены с проводником, который несет измеренный ток, протекающий в цепи. Величина вторичного тока зависит от коэффициента трансформации трансформатора.
  2. Тороидальные трансформаторы — они не содержат первичную обмотку. Вместо этого линия, которая несет ток, протекающий в сети, проводит его через специальное «окно» или отверстие тороидального трансформатора. Некоторые торроидального типа имеют «раздвоенное ядро», которое позволяет им открываться, работать и закрываться, не отключая напряжения цепи, к которой они подключены. Они широко используются для защиты от замыкания в проводке частного дома или квартиры многоэтажки.
  3. Высоковольтные масляные трансформаторы (элегазовые). Эти устройства для нормализации тока используют кабель или шинные передатчики главной цепи первичной обмоткой, их периодичность эквивалентна одному ходу стандартного сухого трансформатора. Они полностью изолированы от высокого рабочего напряжения системы, как правило, присоединены болтами к нагрузочной системе устройства.
  4. Также они могут быть разборные, они же разъемные, встроенные, оптические, и т.д.

Трансформаторы тока и напряжения могут уменьшать или увеличивать текущие уровни от тысячи ампер к стандартному выходу, в зависимости от марки (Circutor, ASK, Schneider Electric, АВВ, Армавир) и типа, они могут быть рассчитаны на 6 кв, 630 кв, 10 кв. Таким образом, малые и точные приборы и устройства управления могут использоваться с КТ, потому что они изолированы от любых линий электропередач высокого напряжения. Есть множество приборов учета, которые используются для трансформаторов тока, начиная с амперметра и ваттметром, и заканчивая специальными выключателями нагрузки, УЗО-автоматами и т.д.

Фото — Трансформаторы тока тор

Для чего нужны трансформаторы тока

Трансформатор тока нулевой последовательности широко используется в организации работы производства, в быту (с его помощью проводят сварочные работы, он нормализуют входящее в дом напряжение, бросок тока, он нормализует работу электросчётчика с целью увеличения безопасности).

Трансформатор является важным инструментом в области электротехники. Текущие уровни электрического тока должны контролироваться в целях безопасности и эффективности работы прочих бытовых и промышленных приборов. Измерительные устройства, подключенные к трансформаторам, позволяют совершать мониторинг в различных местах по всей системе. Они также могут быть использованы для измерения электрического использования здания и выставления счетов или целей проверки.

Трансформатор тока — схема

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.

Расчет трансформатора

Расчет силовых трансформаторов холостого хода, у которых начальное напряжение 1 и вторичное 160, с внутренним сопротивлением 0.2Ω производится по такой формуле. В нашем примере первичный ток 800 Ампер, такая методика может подстроиться под любой ток:

Is= Ip (Np/Ns) = 800 (1/160) = 5 A

Мы видим выше, что с вторичной обмотки трансформатор был подключен через амперметр, который имеет очень малое сопротивление, падение напряжения на вторичной обмотке составляет всего 1,0 вольта при полной величине первичного тока на обмотках. Если амперметр удаляют, вторичная обмотка становится открытой и трансформатор действует как повышающий, в результате очень высокого напряжения равном соотношении: Vp (Ns / NP), ток регулируется на вторичной обмотке. Формула может изменяться, если у Вас несколько обмоток или более слабый прибор, кроме того, здесь не учтен ток холостого хода трансформатора. Нужно помнить, что подключение счетчика через трансформаторы тока формула может иметь немного другой вид, т.к. будет учитываться еще и пропускная способность учетного прибора.

Читайте также:  Генерирование переменного тока трансформаторы тест по физике

Чтобы подобрать нужную мощность трансформатора, нужно просчитать потребное напряжение всех электрических устройств в доме, а после суммировать полученную сумму и вольтамперные характеристики трансформатора (ВАХ). Если эти значения не учтены, то возможна перегрузка и защита не будет достигать нужного уровня при высокой нагрузке сети.

Перед тем, как подключить готовый трансформатор, нужно проконсультироваться со специалистом, он поможет определить недочеты, которые Вы могли упустить из виду.

Как выбрать трансформатор

Поверка трансформаторов тока на месте, ремонт и испытание осуществляется в обязательном порядке, многие предприятия (Самарский и Екатеринбургский завод, Калужский холдинг, Свердловский завод трансформаторов тока и прочие) предоставляют такие услуги. Замена некоторых деталей также должна производиться либо официальным дилером, либо представителем конкретной компании-производителя.

Также нужно знать, что означают условные обозначения:

Фото — Условные обозначения

Их расшифровка поможет Вам провести монтаж устройств, а также разобраться в работе. Любое обозначение стандартизировано. Следите за тем, чтобы в работе трансформатора присутствовала кратность, она может разниться в зависимости от конкретной модели, поэтому внимательно просматривайте паспорт трансформатора и каталог определенных компаний.

Установка соединения производится при полном отключении питания сети, кроме того, желательно, чтобы работу выполнял специалист. Его можно монтировать на дин-рейку, в специальные трансформаторные шкафы, на пусковой панели, открытую местность, непосредственно на электрический щит.

Средняя стоимость на такой прибор в зависимости от его назначения варьируется от 30 000 рублей до 100 000 и выше, возможны номиналы до 10 штук. Цена во многом обусловлена мощностью и пропускной способностью, чем ниже допустимая мощность – тем дешевле будет регулятор, подбор осуществляется индивидуально. Очень важно прямо на месте проверить трансформатор на его соответствие заданным характеристикам. Сроки работы устройства – до 10 лет в зависимости от того, какой мощности купить трансформатор тока, межповерочный интервал прибора 220 220 – 2 года.

Источник

Измерительные трансформаторы тока — назначение, устройство, виды конструкций

Мощные электротехнические установки могут работать с напряжением несколько сот киловольт, при этом величина тока в них может достигать более десятка килоампер. Естественно, что для измерения величин такого порядка не представляется возможным использовать обычные приборы. Даже если бы таковые удалось создать, они получились бы довольно громоздкими и дорогими.

Помимо этого, при непосредственном подключении к высоковольтной сети переменного тока повышается риск поражения электротоком при обслуживании приборов. Избавиться от перечисленных проблем позволило применение измерительных трансформаторов тока (далее ИТТ), благодаря которым удалось расширить возможности измерительных устройств и обеспечить гальваническую развязку.

Назначение и устройство ИТТ

Функции данного типа трансформаторов заключаются в снижении первичного тока до приемлемого уровня, что делает возможным подключение унифицированных измерительных устройств (например, амперметров или электронных электросчетчиков), защитных систем и т.д. Помимо этого, трансформатор тока обеспечивают гальваническую развязку между высоким и низким напряжением, обеспечивая тем самым безопасность обслуживающего персонала. Это краткое описание позволяет понять, зачем нужны данные устройства. Упрощенная конструкция ИТТ представлена ниже.

Как устроен измерительный трансформатор тока

Конструкция измерительного трансформатора тока

Обозначения:

  1. Первичная обмотка с определенным количеством витков (W1).
  2. Замкнутый сердечник, для изготовления которого используется электротехническая сталь.
  3. Вторичная обмотка (W2 — число витков).

Как видно из рисунка, катушка 1 с выводами L1 и L2 подключена последовательно в цепь, где производится измерение тока I1. К катушке 2 подключается приборы, позволяющие установить значение тока I2, релейная защита, система автоматики и т.д.

Основная область применения ТТ — учет расхода электроэнергии и организация систем защиты для различных электроустановок.

В измерительном трансформаторе тока обязательно наличие изоляции как между катушками, витками провода в них и магнитопроводом. Помимо этого по нормам ПУЭ и требованиям техники безопасности, необходимо заземлять вторичные цепи, что обеспечивает защиту в случае КЗ между катушками.

Получить более подробную информацию о принципе действия ТТ и их классификации, можно на нашем сайте.

Перечень основных параметров

Технические характеристики трансформатора тока описываются следующими параметрами:

  • Номинальным напряжением, как правило, в паспорте к прибору оно указано в киловольтах. Эта величина может быть от 0,66 до 1150 кВ. получит полную информацию о шкале напряжений можно в справочной литературе.
  • Номинальным током первичной катушки (I1), также указывается в паспорте. В зависимости от исполнения, данный параметр может быть в диапазоне от 1,0 до 40000,0 А.
  • Током на вторичной катушке (I2), его значение может быть 1,0 А (для ИТТ с I1 не более 4000,0 А) или 5,0 А. Под заказ могут изготавливаться устройства с I2 равным 2,0 А или 2,50 А.
  • Коэффициентом трансформации (КТ), он показывает отношение тока между первичной и вторичной катушками, что можно представить в виде формулы: КТ = I1/I2. Коэффициент, определяемый по данной формуле, принято называть действительным. Но для расчетов еще используется номинальный КТ, в этом случае формула будет иметь вид: IНОМ1/IНОМ2, то есть в данном случае оперируем не действительными, а номинальными значениями тока на первой и второй катушке.

Ниже, в качестве примера, приведена паспортная таблица модели ТТ-В.

Технические характеристики измерительного трансформатора тока ТТ-В

Перечень основных параметров измерительного трансформатора тока ТТ-В

Виды конструкций измерительных трансформаторов

В зависимости от исполнения, данные устройства делятся на следующие виды:

Катушечный ИТТ

  1. Катушечные, пример такого ТТ представлен ниже. Катушечный ИТТ

Обозначения:

Пример установки встроенного ТТ

  • A – Клеммная колодка вторичной обмотки.
  • В – Защитный корпус.
  • С – Контакты первичной обмотки.
  • D – Обмотка (петлевая или восьмерочная) .
  1. Стержневые, их также называют одновитковыми. В зависимости от исполнения они могут быть:
  • Встроенными, они устанавливаются на изоляторы вводы силовых трансформаторов, как показано на рисунке 4. Рисунок 4. Пример установки встроенного ТТ

Обозначения:

  • А – встроенный ТТ.
  • В – изолятор силового ввода трансформатора подстанции.
  • С – место установки ТТ (представлен в разрезе) на изоляторе. То есть, в данном случае высоковольтный ввод играет роль первичной обмотки.
  1. Шинными, это наиболее распространенная конструкция. Ее принцип строения напоминает предыдущий тип, стой лишь разницей, что в данном исполнении в качестве первичной обмотки используется токопроводящая шина или жила, которая заводится в окно ИТТ. Шинные ТТ производства Schneider ElectricШинные ТТ производства Schneider Electric
  1. Разъемными. Особенность данной конструкции заключается в том, что магнитопровод ТТ может разделяться на две части, которые стягиваются между собой специальными шпильками.Разъемный ТТ

Такой вариант конструкции существенно упрощает монтаж/демонтаж.

Расшифровка маркировки

Обозначение отечественных моделей интерпретируется следующим образом:

  • Первая литера в названии модели указывает на вид трансформатора, в нашем случае это будет буква «Т», указывая на принадлежность к ТТ.
  • Вторая литера указывает на особенность конструктивного исполнения, например, буква «Ш», говорит о том, что данное устройство шинное. Если указана литера «О», то это опорный ТТ.
  • Третьей литерой шифруется исполнение изоляции.
  • Цифрами указывается класс напряжения (в кВ).
  • Литера, для обозначения климатического исполнения согласно ГОСТ 15150 69
  • КТ, с указанием номинального тока первичной и вторичной обмотки.

Приведем пример расшифровки маркировки трансформатора тока.

Шильдик на ТТ с указанием его марки

Шильдик на ТТ с указанием его марки

Как видим, на рисунке изображена маркировка ТЛШ 10УЗ 5000/5А, это указывает на то, что перед нами трансформатор тока (первая литера Т) с литой изоляцией (Л) и шинной конструкцией (Ш). Данное устройство может использоваться в сети с напряжением до 10 кВ. Что касается исполнения, то литера «У», говорит о том, что аппарат создан для эксплуатации в умеренной климатической зоне. КТ 1000/5 А, указывает на величину номинального тока на первой и второй обмотке.

Схемы подключения

Обмотки трехфазных ТТ могут быть подключены «треугольником» или «звездой» (см. рис. 8). Первый вариант применяется в тех случаях, когда необходимо получить большую силу тока в цепи второй обмотки или требуется сдвинуть по фазе ток во вторичной катушке, относительно первичной. Второй способ подключения применяется, если необходимо отслеживать силу тока в каждой фазе.

Подключение трехобмоточного ТТ «звездой» и «треугольником»

Рисунок 8. Схема подключения трехобмоточного ТТ «звездой» и «треугольником»

При наличии изолированной нейтрали, может использоваться схема для измерения разности токов между двумя фазами (см. А на рис. 9) или подключение «неполной звездой» (B).

Пример как подключить ТТ на разность двух фаз (А) и неполной звездой (В)

Рисунок 9. Схема подключения ТТ на разность двух фаз (А) и неполной звездой (В)

Когда необходимо запитать защиту от КЗ на землю, применяется схема, позволяющая суммировать токи всех фаз (см. А на рис 10.). Если к выходу такой цепи подключить реле тока, то оно не будет реагировать на КЗ между фазами, но обязательно сработает, если происходит пробой на землю.

Подключения: А – для суммы токов всех фаз, В и С - последовательное и параллельное включение двухобмоточных ТТ

Рис 10. Подключения: А – для суммы токов всех фаз, В и С — последовательное и параллельное включение двухобмоточных ТТ

В завершении приведем еще два примера соединения вторичных обмоток ТТ для снятия показаний с одной фазы:

Вторичные катушки включаются последовательно (В на рис. 10), благодаря этому возникает возможность измерения суммарной мощности.

Вторичные обмотки соединяются параллельно, что дает возможность понизить КТ, поскольку происходит суммирование тока в этих катушках, в то время как в линии этот показатель остается без изменений.

Выбор

При выборе трансформатора тока в первую очередь необходимо учитывать номинальное напряжение прибора было не ниже, чем в сети, где он будет установлен. Например, для трехфазной сети с напряжением 380 В можно использовать ТТ с классом напряжения 0,66 кВ, соответственно для установок более 1000 В, устанавливать такие устройства нельзя.

Читайте также:  Наименьшее значение силы переменного тока

Помимо этого IНОМ ТТ должен быть равен или превышать максимальный ток установки, где будет эксплуатироваться прибор.

Кратко изложим и другие правила, позволяющие не ошибиться с выбором ТТ:

  • Сечение кабеля, которым будет подключаться ТТ к цепи вторичной нагрузки, не должно приводить к потерям сверх допустимой нормы (например, для класса точности 0,5 потери не должны превышать 0,25%).
  • Для систем коммерческого учета должны использоваться устройства с высоким классом точности и низким порогом погрешности.
  • Допускается установка токовых трансформаторов с завышенным КТ, при условии, что при максимальной нагрузке ток будет до 40% от номинального.

Посмотреть нормы и правила, по которым рассчитываются измерительные трансформаторы тока (в том числе и высоковольтные) можно в ПУЭ ( п.1.5.1.). Пример расчета показан на картинке ниже.

Пример расчета ТТ

Пример расчета трансформатора тока

Что касается выбора производителя, то мы рекомендуем использовать брендовую продукцию, достоинства которой подтверждены временем, например ABB, Schneider Electric b и т.д. В этом случае можно быть уверенным, что указанные в паспорте технические данные, а методика испытаний соответствовала нормам.

Обслуживание

Необходимо обратить внимание, что при соблюдении режима и условий эксплуатации, правильно подобранных номиналах и регулярном обслуживании ТТ будет служить 30 лет и более. Для этого необходимо:

  • Обращать внимание на различные виды неисправностей, заметим, что большинство из них можно обнаружить при визуальном осмотре.
  • Производить контроль нагрузки в первичных цепях и не допускать перегрузку выше установленной нормы.
  • Необходимо отслеживать состояние контактов первичной цепи (если таковые имеются), на них должны отсутствовать внешние признаки повреждений.
  • Не менее важен контроль состояния внешней изоляции, почти в половине случаев ее стойкость нарушается из-за скопления грязи или влаги, которые закорачивают контакты на землю.
  • У масляных ТТ осуществляют проверку уровня масла, его чистоту, наличие подтеков и т.д. Обслуживание таких установок практически не сильно отличается от других силовых установок, например, емкостных трансформаторов НДЕ, разница заключается в небольших технических деталях.
  • Поверка ТТ должна проводиться согласно действующих нормативов (ГОСТ 8.217 2003).
  • При обнаружении неисправности производится замена прибора. Поврежденный ТТ отправляют в ремонт, который производится специализированными службами.

Источник



ТРАНСФОРМАТОРЫ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА

При рассмотрении работы амплистата уже отмечалось, что для образования необходимой внешней характеристики тягового генератора потребовалось осуществить взаимосвязь рабочего тока амплистата с напряжением и током генератора. В амплистате для этого служит управляющая размагничивающая обмотка. В качестве источников ее питания применены вторичные обмотки распределительного трансформатора, в цепи которых включены трансформаторы постоянного напряжения и тока. Следовательно, на них возлагается задача регулирования тока в управляющей обмотке в зависимости от напряжения и тока тягового генератора; Уже названия этих электрических аппаратов показывают, что один из них осуществляет регулирование амплистата по величине напряжения генератора, а второй — по величине тока генератора.
По своему принципу действия трансформаторы постоянного напряжения и тока представляют собой простейшие магнитные усилители с одной рабочей и одной управляющей обмотками без обратных связей.
Трансформатор постоянного напряжения (рис. 226, а) имеет два тороидальных (круглых) сердечника, которые изготовлены из ленты пермаллоя толщиной 0,2 мм. Пермаллой представляет собой сплав железа и никеля с высокими ферромагнитными свойствами. На каждом сердечнике расположено по одной катушке рабочей обмотки; обмотка управления охватывает оба сердечника. Обмотки выполнены из медного провода диаметром 1 мм. Сердечники и обмотки залиты эпоксидным компаундом, предупреждающим попадание влаги в обмотки и обеспечивающим длительную надежную работу трансформаторов. Угольники, стянутые шпильками, служат для установки трансформатора на тепловозе. Обмотка управления трансформатора постоянного напряжения включена через резистор на выводы тягового генератора. Поэтому сила тока подмагничивания трансформатора пропорциональна напряжению генератора. Как в любом магнитном усилителе, ток в цепи рабочих обмоток пропорционален току подмагничивания и, следовательно, в данном случае пропорционален напряжению генератора. Иными словами, с увеличением напряжения тягового генератора пропорционально возрастает выходной ток трансформатора постоянного напряжения. В цепях автоматики используются слабые токи, поэтому максимальный выходной ток трансформатора не превышает 3 А.

Трансформаторы

Рис. 226. Трансформаторы а) постоянного напряжения (ТПН); б) постоянного тока (ТПТ)

Трансформатор постоянного тока (рис. 226, б) по устройству напоминает трансформатор постоянного напряжения, но не имеет специальной обмотки управления. Для подмагничивания трансформатора постоянного тока через центральное отверстие его тороидального сердечника пропущены гибкие провода силовой цепи. На тепловозах 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В через трансформатор постоянного тока пропущены два провода, по которым проходит ток двух тяговых электродвигателей. При увеличении тока тяговых двигателей, а следовательно, и генератора усиливается подмагничивание трансформатора постоянного тока и возрастает выходной ток его рабочей обмотки. Таким образом, ток в рабочей цепи трансформатора пропорционален суммарному току двух тяговых электродвигателей. Максимальный ток в рабочей цепи трансформатора лишь незначительно превышает 3 А. Трансформатор постоянного тока как бы преобразует ток большой величины в силовой цепи в пропорциональный ему слабый ток для использования его в системе автоматического регулирования напряжения тягового генератора.
Суммарная масса амплистата и трансформаторов постоянного тока и напряжения составляет около 28 кг. Отсюда можно видеть, насколько легкими, компактными являются устройства переменного тока для регулирования напряжения тягового генератора. Эти устройства не имеют вращающихся трущихся частей, требующих смазки, ухода, ремонта, поэтому надежны и долговечны в эксплуатации.
Рассмотрим более подробно работу измерительных трансформаторов в схеме регулирования напряжения тягового генератора. На каждой секции тепловозов 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В установлено по одному трансформатору постоянного напряжения ТПН и по четыре трансформатора постоянного тока ТПТ1—ТПТ4. Через первый трансформатор ПТ1 пропущены провода цепей первого и четвертого тяговых двигателей, через трансформатор ТПТ2 — пятого и шестого двигателей, через трансформатор ТПТЗ — третьего и шестого двигателей и через ТПТ4 — первого и второго двигателей. Применение четырех трансформаторов постоянного тока с подмагничиванием от тока различных двигателей позволило значительно улучшить противобоксовочные свойства тепловоза. На схеме, представленной на рис. 227, а, с целью упрощения показан один трансформатор постоянного тока и трансформатор постоянного напряжения. Рабочие обмотки обоих трансформаторов включены в цепь управляющей обмотки амплистата через узел электрических устройств, получивший название селективного, т. е. избирающего (от латинского слова selectio — отбор). Селективный узел имеет балластные резисторы СБТН и СБТТ, два выпрямительных моста В1 и В2, а также резистор СОУ в цепи управляющей обмотки амплистата ОУ.

Схемы

Рис. 227 Селективный узел и характеристика тягового генератора

Предположим, что дизель-генератор тепловоза работает на 15-й позиции контроллера. Когда ток Iг в силовой цепи мал, напряжение Uг на выводах генератора достигает максимальных значений (рис. 227, б); сила тока в цепи рабочей обмотки трансформатора постоянного напряжения будет также наибольшей. Напряжение на резисторе СБТН, выпрямленное мостом В1, подается на участок цепи, состоящей из резисторов СОУ и управляющей обмотки ОУ амплистата. В то же время вследствие малого тока в силовой цепи будут незначительными ток в цепи рабочей обмотки трансформатора ТПТ и падение напряжения на резисторе СБТТ. Выпрямительный мост В2 окажется запертым повышенным напряжением, подаваемым от моста Б1; через управляющую обмотку амплистата проходит только ток цепи рабочих обмоток трансформатора TПН. Следовательно, трансформатор ТПТ отключен от цепи питания регулировочной обмотки. Так продолжается до тех пор, пока ток тягового генератора не достигнет значения Iгг, соответствующего точке Г его внешней характеристики. На участке характеристики ДГ с увеличением тока тягового генератора напряжение на его выводах будет несколько снижаться вследствие увеличения падения напряжения во внутренней цепи генератора и влияния реакции якоря. Однако одновременно уменьшается ток в обмотке управления трансформатора ТПН, а значит, и ток в цепи управляющей обмотки амплистата. В конечном итоге возбуждение генератора несколько усиливается. Благодаря этому предупреждается заметное снижение напряжения генератора. Например, на номинальном режиме работы дизель-генератора (nк =15) увеличение тока в силовой цепи почти до 3000 А приводит к уменьшению напряжения генератора лишь на 20В. При токе Iгг генератора падение напряжения на резисторах СБТН и СБТТ становится одинаковым, выпрямительный мост В2 открывается. Управляющая обмотка амплистата получает дополнительное питание (при сохранении питания от трансформатора ТПН). Дальнейший рост силы тока генератора вызывает усиление питания управляющей обмотки амплистата, обеспечивая снижение напряжения генератора по линейной характеристике ГБ. Этот процесс сопровождается непрерывным увеличением тока в рабочей обмотке трансформатора ТПТ и снижением тока в рабочей обмотке трансформатора ТПН. Наконец, при токе генератора Iгб соответствующем точке Б характеристики, происходит запирание выпрямительного моста В1 напряжением, подаваемым в цепь управляющей обмотки амплистата из цепи трансформатора ТПТ через выпрямительный мост В2. На участке характеристики БА при незначительном увеличении тока генератора и, следовательно, тока в управляющей обмотке амплистата достигается требуемое снижение напряжения генератора. Рост тока генератора практически ограничивается, предупреждая его перегрузку.
Следовательно, селективный узел осуществляет избирательное питание управляющей обмотки амплистата от одного или обоих измерительных трансформаторов в зависимости от силы тока и напряжения генератора.
Характеристика генератора, получаемая с помощью только измерительных трансформаторов и селективного узла, получила название селективной. В области рабочих токов генератора напряжение изменяется по линейному закону, что не обеспечивает строгого постоянства мощности дизель-генератора. Внешняя характеристика генератора становится гиперболической благодаря применению регулирующей обмотки амплистата и индуктивного датчика в регуляторе дизеля.
Селективный узел формирует характеристики генератора и при работе дизеля на более низких позициях контроллера пк. Они будут проходить ниже характеристики генератора на номинальном режиме (см. рис. 227, б).

Источник