Для чего предназначен трансформатор тока

Содержание
  1. Виды трансформаторов тока
  2. Особенности трансформации энергии для ТТ
  3. Назначение трансформаторов
  4. Силовой агрегат
  5. Как работает устройство
  6. Основная классификация
  7. По назначению
  8.  По типу установки
  9. По конструкциям первичных обмоток
  10. По способу монтажа
  11. По типу изоляции
  12. По количеству ступеней трансформации
  13. По номиналу рабочего напряжения
  14. Как проверить трансформатор тока: практические наработки бывалого релейщика
  15. Проверка изоляции трансформатора тока: на что обращать внимание
  16. Самый простой и надежный метод прямой проверки ТТ: прогрузка под реальной нагрузкой
  17. Косвенные методы проверки ТТ: 2 доступные технологии
  18. Измерительные трансформаторы напряжения и тока
  19. Точность трансформаторов
  20. Видео про трансформаторы тока
  21. Возможные неисправности
  22. Заключение по теме
  23. Использованная литература
  24. Обозначения трансформаторов тока
  25. Назначение и применение
  26. Как правильно подключить
  27. Возможные неисправности
  28. Трансформаторы постоянного и переменного тока — принцип работы, схемы

Виды трансформаторов тока

Следует выделить три основных вида.

  1. Сухие трансформаторы: у них первичная обмотка имеет физическую связь со вторичной. Значение вторичного тока непосредственно зависит от коэффициента трансформации.
  2. Тороидальные: устанавливаются на шину или кабель и потому не имеют первичной обмотки. Первичный ток протекает по проводнику в середине корпуса. Такие трансформаторы с раздвоенным ядром (могут открываться без отключения первичной цепи) могут выполнять защитную функцию (от КЗ сети).
  3. Высоковольтные (масляные или газовые): могут быть с первичной обмоткой или без нее (шинного типа). Кроме измерительной могут иметь дополнительную вторичную обмотку – для обеспечения работы релейной защиты.

Особенности трансформации энергии для ТТ

Чтобы понять, для чего нужны трансформаторы тока, и отличие их от трансформаторов напряжения (ТН), можно рассмотреть их конструкцию. Присутствие в электрических схемах подобных устройств связано с необходимостью трансформировать: понизить или повысить напряжение или ток. Переменное электричество, вырабатываемое генераторами на электростанциях, перед передачей по сетям энергосистемы предварительно подвергается трансформации.

Назначение трансформаторов

Общее назначение трансформаторов тока – преобразование (снижение) большой величины переменного тока до таких значений, которые будут удобны и безопасны для измерения.

Трансформаторы тока позволяют безопасно измерять большие электрические нагрузки в сетях переменного тока. Это становится возможным благодаря изолированию первичной обмотки и вторичной обмотки друг от друга.

При изготовлении к трансформаторам тока предъявляются строгие требования по качеству изоляции и по точности измерений электрических нагрузок.

Силовой агрегат

Силовой трансформаторСиловой трансформатор — это агрегат с низкими частотами, который применяется в электрических сетях для преобразования энергии. Своё название прибор получил из-за того, что он используется для приёма и передачи тока на ЛЭП, где показатель напряжения в некоторых случаях достигает 1200 кВ. В городах оно находится в пределах 10 кВ, именно благодаря силовым трансформаторам оно понижается до 0, 4 кВ (220 и 320 В), которые необходимы потребителям.

В конструкции прибора может находиться две и более обмоток, они расположены на броневом магнитопроводе, изготовленном из технической стали. Некоторые из элементов могут получать питание индивидуально. Это удобно при получении напряжения одновременно с нескольких генераторов.

Обычно силовое оборудование помещают в бак с маслом, иногда его дополняет система охлаждения. Устанавливают агрегат на подстанциях, большее распространение имеют трёхфазные трансформаторы, так как они сокращают потери энергии на 15%.

Как работает устройство

Когда стало понятно, что из себя представляет трансформация, пришло время рассмотреть подробнее принцип действия трансформатора тока.

На замкнутый сердечник (магнитопровод), собранный из пластин, надеты две обмотки. Первая катушка включена последовательно в силовую цепь нагрузки. Вторичная катушка своими выводами подключена к измерителям. Сердечник собран из пластин кремнистой стали холодного качения.

К сведению. Учёт электроэнергии выполнен именно таким способом. В однофазные и трёхфазные цепи включены трансформаторы тока, которые позволяют снимать показания по каждой фазе, подавая данные на счётчик.

При прохождении переменного электричества по виткам первой (основной) обмотки вокруг неё образуется переменный магнитный поток Ф1. Поток Ф1, пронизывая все обмотки трансформатора, индуцирует в них ЭДС (Е). В этом случае возникают Е1 и Е2. При подключении в цепь вторичной обмотки любой нагрузки через неё начнётся движение электричества.

Принцип действия ТТ

Принцип действия ТТ

Основная классификация

По назначению

  • Измерительные – для подключения измерительных приборов.
  • Защитные – для подключения релейных устройств или для гальванической развязки.
  • Промежуточные – для выравнивания силовой нагрузки и подключения релейных устройств.
  • Лабораторные – служат для подключения измерительных приборов высокой точности.

 По типу установки

  • Наружного подключения – для открытых распределительных устройств.
  • Закрытого подключения.
  • Встроенные в различные приборы и аппараты.
  • Накладные – «одеваются» сверху на проходной изолятор.
  • Переносные – для контрольных и аналитических измерений.

Наружного подключения трансформатор

По конструкциям первичных обмоток

  • Многовитковые.
  • Одновитковые.
  • Шинные.

Многовитковые трансформаторы тока

По способу монтажа

  • Проходные.
  • Опорные.

По типу изоляции

  • Сухая, к которой относится группа материалов – литая, эпоксидная, фосфорная, бакелитовая и т.д.
  • Бумажно-масляная.
  • Конденсаторная бумажно-масляная.
  • Газонаполнительная.
  • Заливочная – с компаундом.

Конденсаторная бумажно-масляная

По количеству ступеней трансформации

  • Одноступенчатые.
  • Двухступенчатые.

По номиналу рабочего напряжения

  • До 1 000В.
  • Более 1 000В.

Как проверить трансформатор тока: практические наработки бывалого релейщика

Вернемся к конструкции ТТ и представим все, что способно в нем повредиться и мешать нормальной работе. Это:

  1. пробой диэлектрического слоя между обмотками, а также на корпус или магнитопровод;
  2. повреждение изоляции между витками вторичной обмотки, которое приведет к межвитковому замыканию и нарушению коэффициента трансформации;
  3. перепутывание направления навивки обмоток при монтаже за счет ошибок в маркировке или невнимательности персонала;
  4. механический износ контактов;
  5. обрывы провода.

Все проверки ТТ основаны на учете возможности возникновения этих дефектов и призваны обнаружить их появление. Первоначально всегда выполняется внешний осмотр, позволяющий визуально выявить наружные повреждения.

Проверка изоляции трансформатора тока: на что обращать внимание

Собранные полностью токовые цепи должны иметь изоляцию не менее 1 мегаома (МОм). Для ее измерения применяют специальные приборы — мегаомметры. Требования к их конструкции оговорены в технической документации на ТТ. В подавляющем большинстве случаев их выходное напряжение — 1000 вольт.

Измерение изоляции не предназначенными для этих целей приборами, например,

современным цифровым мультиметром

, выполнять нельзя. У них низкая мощность выходного сигнала. Она не позволит выявить скрытые дефекты.

К измерениям допускается мегаомметр, прошедший метрологическую поверку и испытания изоляции.

Замер изоляции

Им измеряют электрическое сопротивление:

  1. корпуса относительно всех обмоток;
  2. каждой обмотки относительно всех других.

Самый простой и надежный метод прямой проверки ТТ: прогрузка под реальной нагрузкой

Собирается штатная схема включения трансформатора. Его первичная обмотка подключается к силовым цепям, а вторичная — к нагрузке. В обе обмотки устанавливаются точные измерительные приборы: токовые клещи или амперметры.

Проверка трансформатора тока под нагрузкой

На силовую цепь подается напряжение так, чтобы по ней протекал ток I1 с величиной от 0,2 до 1,0 номинального значения. Показания приборов снимаются во всех обмотках.

По результатам измерений делят значение тока первичной обмотки на его величину во вторичной: рассчитывают коэффициент трансформации. При совпадении вычисленного Ктт с заданным техническим паспортом делается вывод об исправности ТТ.

При прогрузке трансформатор работает в реальных условиях. По правилам безопасности его вторичная обмотка должна быть заземлена. Не пренебрегайте этим требованием.

Если на ТТ смонтировано несколько вторичных обмоток, то все они до прогрузки должны быть надежно закорочены или подключены к приборам измерения.

Магнитопроводы многих высоковольтных ТТ нуждаются в заземлении. У них на клеммной колодке имеется специальный зажим с соответствующей маркировкой. Это требование тоже нельзя игнорировать.

Прогрузка с амперметром во вторичной цепи не позволяет выявить дефекты, связанные с нарушением полярности подключения обмоток. Но, использование вольтамперфазоиндикатора (ВАФ) с токовыми клещами поможет измерить угол отклонения вектора тока от начала координат, сделать достоверный вывод.

Замер угла вектора тока

К сожалению, на практике часто довольно сложно воспользоваться методом прогрузки. Поэтому ТТ проверяют иными способами.

Косвенные методы проверки ТТ: 2 доступные технологии

Оценка характеристики намагничивания

Исправность вторичной обмотки и магнитопровода позволяет оценить снятие вольтамперной характеристики (ВАХ) — зависимости величины напряжения в вольтах, замеренной на контактных соединениях вторичной обмотки, от значения, проходящего по ней тока намагничивания I2 в амперах.

Вольтамперная характеристика трансформатора тока

Эти данные приведены в технической документации. Соответствие полученного графика заводским испытаниям свидетельствует об исправности ТТ. При повреждении магнитопровода или возникновении межвиткового замыкания обмотки график пойдет значительно ниже.

Схема сборки проверочного устройства выглядит следующим образом.

Проверка вольтамперной характеристики трансформатора тока

Амперметр и вольтметр должны быть электромагнитной или электродинамической системы для замеров действующих значений синусоид.

Современные нагрузочные устройства типа «Ретом» значительно облегчают сборку схемы для оценки вольтамперной характеристики намагничивания.

При этой проверке цепь первичной обмотки всегда должна быть разомкнута. Иначе график ВАХ буден построен с ошибками.

Непосредственно перед снятием ВАХ и после ее проверки необходимо размагничивать магнитопровод. Это действие выполняют плавным и равномерным увеличением тока во вторичной обмотке с последующим снижением (2-3 цикла).

Проверка полярности выводов вторичной обмотки электрическими методами

Если отсутствует маркировка на выводах, а их несколько, то принадлежность к каждой обмотке легко определить с помощью мультиметра посредством переключения его в режим прозвонки.

Режим прозвонки провода
Обрыв провода

Концы проводов придется подписать, а затем каждой паре выводов определить полярность, соответствующую направлению вектора тока I1 первичной обмотке. Для этого собирается простая схема.

Проверка полярности трансформатора тока

На вторичную обмотку подключается миллиамперметр магнитоэлектрической системы. Желательно, чтобы стрелка его шкалы имела возможность отклоняться вправо и влево от среднего значения, четко реагируя своим положением на направление протекающего тока по измерительной головке.

Однако вполне можно обойтись и стрелочным тестером (цешкой), где стрелка указывает только положительное направление тока. Просто придется быть более внимательным.

Затем на выводы первичной обмотки подключается источник постоянного напряжения с небольшим сопротивлением. Это может быть батарейка или аккумулятор с лампочкой. Раньше, в среде электриков часто пользовались самодельной сборкой, называемой прозвонкой или «Аркашкой».

Зажим крокодил Аркашки цепляли произвольно на одну сторону разомкнутой силовой обмотки, а контактным выводом прикасались к противоположной стороне шины. Обращали внимание на полярность источника: где находится «+» батарейки.

За счет подключения источника напряжения к замкнутой цепи в ней по закону Ома начинает протекать электрический ток.

Его импульс на замыкание трансформируется во вторичную обмотку и воздействует на стрелку миллиамперметра: она отклоняется. Когда ее движение направлено вправо, то это означает, что вектора токов в первичной и вторичной обмотках совпали.

Теперь потребуется отвести батарейку и наблюдать за движением стрелки. Она отклонится влево. Оба этих фактора позволяют сделать вывод и промаркировать выводы И1 и И2: плюс батарейки указывает на клемму Л1, а миллиамперметра — на И1.

Когда стрелка при замыкании отклоняется вначале влево, а во время размыкания вправо, то это просто указывает на то, что токи в обмотках протекают в разных направлениях. Это тоже позволяет маркировать выводы.

Существуют и другие способы проверки полярности трансформаторов тока с помощью специальных проверочных устройств. Их наглядно показывает своим видеороликом Дмитрий, владелец канала «Заметки электрика». Рекомендую обязательно посмотреть.

Этим видеороликом буду заканчивать тему про трансформаторы тока для электросчетчиков. Она довольно обширная. Если у вас еще остались какие-то вопросы или имеется желание поделиться иным мнением, то воспользуйтесь разделом комментариев.

Измерительные трансформаторы напряжения и тока

Приборы с работой под высоким напряжением нуждаются в периодическом измерении.

принцип действия измерительного трансформатора

Для чего этих целей в помощь – измерительные устройства, которые:

  • снижают величину напряжения до нужного уровня;
  • обеспечивают гальваническую развязку измерительному оборудованию от цепей с повышенной опасностью.

Точность трансформаторов

Рассматриваемый класс устройств имеет два типа погрешностей, требующих упоминания:

  1. Токовой погрешностью называется расхождение реального коэффициента трансформации с номинальным.
  2. Угловой погрешностью называют расхождение вектора выходного тока от идеального случая (в противофазе относительно входного).

Существуют специальные методы компенсации указанных недостатков. К примеру, при помощи витковой коррекции устраняют токовую погрешность. Угол расхождения устраняют правильным выбором величины магнитной индукции в сердечнике.

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.

Возможные неисправности

Указанные устройства чаще всего выходят из строя в результате повреждения изоляции, вызванного перегревом, непредусмотренным механическим воздействием или ошибкой при сборке.

Чтобы проверить состояние прибора, измеряют сопротивление межвитковой изоляции. Если она меньше установленного значения, оборудование нуждается в замене или ремонте.

Также для диагностики используются специальные приборы – тепловизоры, позволяющие проверить состояние всей действующей схемы. Наиболее сложные диагностические процедуры производятся в лабораторных условиях. Своевременная диагностика позволяет исключить аварийные ситуации и обеспечить нормальную работу устройств.

Заключение по теме

Итак, был сделан небольшой обзор всего, что касается трансформаторных установок, поэтому будем считать, что вопрос, зачем нужны трансформаторы, исчерпан, хотя и не полностью. Об этом приборе можно говорить долго. К примеру, самые простые варианты: как разобрать трансформатор, как прозвонить его, как подключить или демонтировать самому дома.

Использованная литература

  • В.В. Афанасьев «Трансформаторы тока»  1989
  • И С. Таев  «Основы теории электрических аппаратов»  1987
  • Вавин В. Н. «Трансформаторы тока» 1966
  • Кацман М. М. «Электрические машины и трансформаторы»  1971

Обозначения трансформаторов тока

Буквенно-цифровая маркировка изделий отечественного производства расшифровывается следующим образом:

  • 1 буква Т – трансформатор;
  • 2 буква – тип модели;
  • 3 буква – изоляция.

После букв, через тире, перечисляются:

  • класс изоляции (кВ);
  • исполнение по климатической зоне (буквенная аббревиатура);
  • установочная категория (цифрой);
  • коэффициент трансформации (дробь).

Более точное распознавание маркировки ТТ можно посмотреть в справочной литературе или паспорте прибора.

Буквенное обозначение

Буквенное обозначение

Назначение и применение

Трансформаторы тока по принципу работы служат для применения и включения в узлы технического и коммерческого учёта электричества. Они рассчитаны на определённый класс напряжения. При определении назначения трансформаторов тока обращают внимание на Ктр и класс точности измерений.

Как правильно подключить

Во всех тонкостях электрики сложно разобраться простому человеку, но при использовании трансформатора понижающего типа в быту важно понимать, как происходит процесс подключения.

Бывает, что возникает потребность подключения агрегата сразу на нескольких потребителей.

Стоит знать:

  1. При подключении трансформатора сразу на несколько потребителей важно учитывать количество выходных клемм.
  2. Общая потребляемая мощность для жильцов должна быть идентичной мощности трансформатора либо немного ниже. По мнению специалистов, идеальный второй показатель выше первого – на 20%.
  3. Подключается агрегат через электрическую проводку, размер которой не должен быть слишком большим. Достаточно 2 м при монтаже светодиодного освещения во избежании потери мощности.
  4. Суммарная мощность электроприборов не должна быть выше мощности трансформатора.

Если посмотреть на схему подключения понижающего трансформатора, то видно, что монтируется между распределительной коробкой мощностью 220 Вт и лампами накаливания. Провода из распредкоробки подключаются непосредственно к выключателю.

Подключение трансформатора напряженияПодключение трансформатора напряжения

Дополнительная информация! Стоит изначально определять правильное место установки электрического понижающего трансформатора. Нельзя его усердно прятать от посторонних глаз, ведь доступ для демонтажа либо замены должен быть свободным. При этом потребляемая мощность – не ниже мощности трансформатора, иначе процесс монтажа проводить запрещено.

При подключении важно, чтобы совпадали все уравнения, касающиеся модели прибора. Также существенное значение имеет фазировка, если в одну цепь подключается сразу несколько приборов параллельно. Во избежание больших потерь мощности фазы должны быть правильно соединены между собой с образованием замкнутого контура. При несовпадении фаз начнет расти нагрузка и падать мощность. Может произойти короткое замыкание.

Важно! Смотрите на фото, как выглядит упрощенный вид трансформатора.

Трансформатор – электромагнитный аппарат. Повышает либо понижает напряжение переменного тока. Он лишен подвижных частей. Значит, является статическим. По размерам бывает с трехэтажное здание либо миниатюрное, помещаемое в руку. В составе – сердечник и несколько обмоток с расположением на магнитопроводе. Хотя может содержать всего одну обмотку без сердечника.

При работе трансформатора срабатывает принцип электромагнитного взаимодействия. Переменный ток подается на первичную обмотку, меняет направление дважды за цикл. Значит, что вокруг обмотки образуется магнитное поле, но ежесекундно исчезает. Вторичная обмотка – проводник электромагнитного взаимодействия. Там же индуцируется напряжение.

Конечно, простому человеку сложно понять конструкцию, назначение прибора. Для познания можно просто разобрать, прозвонить, подключить или демонтировать в домашних условиях.

Возможные неисправности

Ошибки при установке и подключении трансформаторов тока, а также неправильно подобранное оборудование вызывают неисправность ТТ.

Важно! Поиск неисправности следует начинать при условии, если вторичный ток ТТ не сочетается с первичным. Слишком низкий ток, не соответствующий заявленному соотношению, говорит о повреждении прибора.

Свидетельствами неисправности трансформатора являются:

  • треск и повышенный шум при работе;
  • появление искр от обмотки на корпусе или на выводах;
  • дым или запах горелой изоляции;
  • чрезмерный нагрев деталей устройства.

Неисправный прибор может давать искажённые результаты измерений, что вызовет ложное срабатывание защитной аппаратуры и неправильный учёт электроэнергии. Периодически на подстанциях проводится поэлементная (пофазная) поверка с замером токов под нагрузкой. Полученные по данным измерений расчётные значения должны совпадать с измеренными величинами на выходе ТТ. Допустима погрешность не более 10%.

Трансформаторы постоянного и переменного тока — принцип работы, схемы

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.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...