Трансформатор тока – конструкция, принцип работы и типы
Важно контролировать ток и напряжение на подстанциях и генерирующих станциях, которые имеют высокие значения. В цепях постоянного тока легко измерять большие токи, добавляя подходящие шунты к амперметрам низкого диапазона. В то время как при переменном питании трудно измерять большие токи и опасно для оператора при работе с системой с большими токами (более 100А).
Для этого используется прибор под названием «Трансформатор тока» для измерения больших токов. Трансформатор тока также называют измерительным трансформатором с точным соотношением токов первичной и вторичной обмоток. Давайте посмотрим на конструкцию трансформатора тока.
Конструкция трансформатора тока:
Большие переменные токи, которые нельзя измерить напрямую обычными амперметрами или ваттметрами с токовой катушкой для измерения мощности, можно измерить с помощью трансформатора тока. Большая часть конструктивной части трансформатора тока аналогична обычному трансформатору.
По сути, это понижающий трансформатор (по току), состоящий из двух обмоток, первичной и вторичной, без какой-либо электрической связи между ними. Магнитный сердечник, состоящий из пластин из кремнистой стали, соединяет обе обмотки, обеспечивая путь с низким магнитным сопротивлением, как показано ниже.
Первичная обмотка трансформатора тока намотана несколькими витками (одним или несколькими) проводом толстого сечения. Вторичная обмотка намотана большим числом витков из проводника малого сечения. Первичная обмотка подключается последовательно к линии, в которой измеряется ток, а вторичная подключается к амперметру с низким диапазоном (диапазон 0–5 А).
Как правило, большая часть вторичного тока трансформатора тока рассчитана на 5А. В зависимости от конструкции существует два типа трансформаторов тока, используемых для измерения больших токов.
Трансформатор тока с обмоткой:
Как следует из названия, в трансформаторах тока с обмоткой как первичная, так и вторичная обмотки имеют обмотку с подходящим количеством витков. Материал сердечника может иметь форму прямоугольника или кольца из никелевого сплава или стали, как показано ниже.
В конструкции сердечника кольцевого типа вторичная обмотка наматывается на внутренний сердечник бакелитового формирователя. Поверх вторичной обмотки первичная обмотка наматывается на внешний сердечник с подходящей изоляцией между двумя обмотками.
Трансформатор тока барного типа:
В конструкции сердечника стержневого типа первичная обмотка не имеет витков. Первичная обмотка состоит из стержневого провода подходящего сечения. Вторичная обмотка намотана на круглом сердечнике, который окружает первичный стержневой проводник, как показано ниже. Бумажная изоляция держится на шине, т.е. между первичной и вторичной обмотками.
Расстояние между двумя обмотками очень маленькое, чтобы уменьшить утечку потока. Так измеренные показания получаются с высокой точностью. Трансформатор тока, подключенный к небольшой системе сетевого напряжения, использует ленту или лак в качестве изоляции. В сетях высокого напряжения используются масляные трансформаторы тока.
Работа трансформатора тока:
Работа или работа трансформатора тока аналогична работе обычного двухобмоточного трансформатора. Когда большие токи проходят через первичную обмотку, во вторичной обмотке индуцируются малые токи (в зависимости от соотношения витков).
Затем эти малые токи во вторичной обмотке измеряются низкочастотным амперметром, подключенным к ней. В трансформаторе тока существует обратно пропорциональная зависимость между током и числом витков в первичной и вторичной обмотках.
Что касается номинального напряжения, трансформатор тока индуцирует большее напряжение на вторичной обмотке по сравнению с первичной. Следовательно, он действует как повышающий трансформатор по отношению к напряжению.
- N1 = Количество первичных витков
- N2 = Количество вторичных витков
- I1 = Первичный ток
- I2 = Вторичный ток
Следовательно, когда коэффициент тока трансформатора тока известен, мы можем определить линейный ток на первичной стороне путем измерения тока на вторичной стороне.
Например, трансформатор тока имеет коэффициент 200:1. Если амперметр на вторичной обмотке показывает 1.5 ампера т.е. я2 = 1.5А. Тогда первичный ток или ток нагрузки I1 дается как,
Здесь мы также можем сказать, что трансформатор тока имеет соотношение витков первичной и вторичной обмотки 1:200. Кроме того, напряжение во вторичной обмотке будет в 200 раз больше, чем в первичной.
Почему вторичная обмотка ТТ не должна быть открыта?
Вторичная цепь трансформатора тока не должна быть разомкнута в любое время, когда первичная обмотка находится под напряжением. В трансформаторе тока ток в первичной обмотке зависит от линейного тока или тока нагрузки, к которой подключена первичная обмотка, но от нагрузки, подключенной к вторичной обмотке ТТ.
Таким образом, если вторичная обмотка разомкнута, во вторичной обмотке нет противодействующей МДС, противодействующей первичной МДС. Теперь весь первичный ток действует как ток намагничивания и индуцирует большие напряжения во вторичной обмотке.
Это вызывает чрезмерные потери в сердечнике и выделяет избыточное тепло. Эти очень высокие опасные напряжения повредят изоляцию обмотки и могут привести к смертельному исходу для оператора. Таким образом, ТТ нельзя размыкать в рабочем состоянии, он всегда должен быть заземлен.
Как работает трансформатор тока? Технически объяснил!
Энергоэффективность, минимизация затрат и высокая доступность системы теперь представляют собой три основных аспекта управления предприятием. Для их достижения необходимо знать, когда, где и как расходуется энергия. Вот почему измерение и контроль основных электрических параметров сети становятся все более важными. Трансформатор тока является одним из основных элементов электроэнергетических систем. Все типы устройств защиты и управления нуждаются в трансформаторах тока. По этой причине все профессионалы должны знать его основы. Прочитав эту статью, вы получите базовые знания о трансформаторе тока.
Трансформатор тока — это особый тип электрооборудования, который понижает высокие первичные токи до низких вторичных токов. Первичная обмотка подключается к измеряемому току, а вторичная обмотка к измерительным приборам.
Трансформатор тока может использоваться в следующих приложениях:
- Амперметры
- Ваттметры
- Варметры
- Киловатт-час счетчики
- Измерители коэффициента мощности
- Контрольные реле
- Измерительные преобразователи
Первичная обмотка трансформатора тока состоит из нескольких витков и включена последовательно с линией, по которой течет ток. Вторичная обмотка имеет большее число витков и связана с приборами.
Трансформатор тока используется для измерения и защиты приложений. Используя трансформатор тока, мы можем легко измерять большие токи. Трансформаторы тока рекомендуется применять на токи 40 А и выше.
Трансформаторы тока выполняют две основные функции:
- Ограничение и минимизация тока для приборов учета и защиты.
- Изоляция цепей питания от цепей измерения и/или защиты.
Трансформатор тока состоит из первичной обмотки, вторичной обмотки, магнитопровода и изолированного корпуса. Сердечник из высококачественной кремнистой стали отжигается, покрывается лаком, а затем изолируется крышками сердечника из поликарбоната. Вторичная обмотка намотана тороидально на высокоточном полуавтоматическом оборудовании. Для трансформатора тока кольцевого типа с ленточной обмоткой обмотки с покрытием PEW затем покрываются слоновой бумагой, покрываются лаком и дважды обматываются лентами PVS. Обмотки заключены в компактный и термостойкий разъемный колпачок для герметизированного трансформатора тока.
Принцип работы трансформатора тока
Трансформатор тока работает для преобразования или изменения величины переменного тока (50…400 Гц) в системе, как правило, с более высокого значения тока на более низкое значение тока. Преобразование или количество изменений зависит от количества витков как первичного, так и вторичного проводников. ТТ состоит из трех основных компонентов: первичной обмотки, сердечника и вторичной обмотки.
Соотношение или соотношение между количеством витков в первичной и вторичной обмотках отвечает за уменьшение или понижение тока в системе до значения, которое можно использовать в устройстве контроля тока, таком как реле перегрузки или контроль мощности. товар. Следующая формула демонстрирует, как соотношение между обмотками может снизить ток:
Коэффициент трансформации трансформатора тока представляет собой отношение входного тока первичной обмотки к выходному току вторичной обмотки при полной нагрузке. Например, трансформатор тока с коэффициентом 300:5 рассчитан на 300 ампер первичной обмотки при полной нагрузке и будет производить 5 ампер вторичного тока, когда 300 ампер протекают через первичную обмотку.
Если первичный ток изменится, вторичный ток на выходе изменится пропорционально. Например, если 150 ампер протекают через первичную обмотку с номиналом 300 ампер, выходной ток вторичной обмотки будет 2.5 ампер (150:300 = 2.5:5).
Точность трансформатора тока
Точность трансформатора тока определяется его сертифицированным классом точности, который указан на заводской табличке. Например, класс точности ТТ 0.3 означает, что ТТ сертифицирован изготовителем с точностью до 0.3 процента от его номинального значения коэффициента для первичного тока, равного 100 процентам от номинального коэффициента.
Трансформатор тока с номинальным коэффициентом 200/5 и классом точности 0.3 будет работать в пределах 0.45% от его номинального значения коэффициента для первичного тока 100 ампер. Чтобы быть более точным, первичный ток 100 А сертифицирован для создания вторичного тока от 2.489 до 2.511 А.
Полярность трансформатора тока
Полярность трансформатора тока определяется направлением намотки катушек вокруг сердечника ТТ (по часовой стрелке или против часовой стрелки) и способом вывода выводов, если они есть, из корпуса трансформатора.
Все трансформаторы тока имеют вычитающую полярность и будут иметь следующие обозначения для правильной установки:
(H1) первичный ток, направление линии; (H2) первичный ток, направление нагрузки; и (X1) вторичный ток.
Соблюдение полярности важно при установке и подключении трансформаторов тока к реле учета электроэнергии и защитным реле.
Модели
Существует несколько разных моделей трансформаторов тока, каждая из которых обеспечивает понижение и измерение тока, но способ, которым это достигается, может быть разным. Ниже поясняются характеристики трех основных моделей трансформаторов тока.
раневого типа
Намотанные трансформаторы тока имеют первичную обмотку, состоящую более чем из одного полного витка, намотанную на сердечник. Первичная и вторичная обмотки намотанного трансформатора тока изолированы друг от друга и состоят из одного или нескольких витков, опоясывающих сердечник. Сконструированы как ТТ с несколькими коэффициентами за счет использования отводов на вторичной обмотке. Раневой тип обеспечивает отличные характеристики в широком рабочем диапазоне.
Тороидальный тип
Тороидальный трансформатор тока не содержит первичной обмотки. Вместо этого линия, по которой протекает ток в цепи, проходит через окно или отверстие в тороидальном трансформаторе. Некоторые трансформаторы тока имеют «разъемный сердечник», что позволяет их открывать, устанавливать и закрывать без отключения цепи, к которой они подключены.
барный
Трансформатор тока стержневого типа использует фактический кабель или шину главной цепи в качестве первичной обмотки, эквивалентной одному витку. Имеются стержневые типы с более высоким уровнем изоляции, которые обычно крепятся болтами к текущему устройству ухода.
