Трансформаторы тока: типы, принцип действия, схема, устройство

Принцип действия трансформатора

Коэффициент трансформации — формула

Если коэффициент трансформации меньше единицы, трансформатор увеличивается, если больше единицы, трансформатор увеличивается. Разберем на небольшом примере: w1 количество витков первичной обмотки условно равно 300, w2 количество витков вторичной обмотки равно 20. Делим 300 на 20, получаем 15. Число больше единицы, тогда трансформатор понижающий. Допустим, мы намотали трансформатор на 220 вольт, при более низком напряжении, и теперь нам нужно рассчитать, какое будет напряжение на вторичной обмотке. Подставляем числа: U2 = U1ct = 22015 = 14,66 вольт. Напряжение на выходе из вторичной обмотки составит 14,66 вольт.

Размеры УГО в электрических схемах

На схемы наносятся параметры элементов, включенных в чертеж. Записывается полная информация об элементе, емкости, конденсатор ли он, номинальное напряжение, сопротивление резистора. Сделано это для удобства, чтобы не ошибиться при установке, чтобы не тратить время на расчет и подбор комплектующих устройства.

Иногда не указываются номинальные данные, в этом случае параметры элемента значения не имеют, вы можете выбрать и установить ссылку с минимальным значением.

Допустимые размеры УГО прописаны в ГОСТах стандарта ЕСКД.

Для чего используются

Различные типы измерительных трансформаторов встречаются как в небольших устройствах размером со спичечный коробок, так и в крупных электростанциях. Их основная цель — снизить первичные токи и напряжения до значений, необходимых для измерительных устройств, реле защиты и автоматики. Использование промежуточных катушек защищает цепи более низкого и высокого класса, поскольку они отделены друг от друга.

Восстановители делятся по своим рабочим характеристикам и предназначены для:

• измерения. Они передают вторичный ток устройствам;
• защита токовых цепей;
• лабораторные приложения. Такие редукционные устройства имеют высокий класс точности;
• преобразование, являются промежуточными инструментами.

Средства редукции делятся по типу установки: внешняя, внутренняя, переносная и воздушная, а также по типу изоляционных материалов, степени трансформации.

Измерение

измерительный трансформатор необходим для уменьшения большого тока основного напряжения и передачи его на измерительные устройства. Для подключения стандартных устройств к высоковольтной сети потребуются громоздкие установки. Внедрение инструментов такого размера экономически нецелесообразно и нецелесообразно.

Назначение и устройство ИТТ

Функции этого типа трансформатора — снижение первичного тока до приемлемого уровня, что позволяет подключать унифицированные измерительные приборы (например, амперметры или электронные электросчетчики), системы защиты и т.д. Кроме того, трансформаторы тока обеспечивают гальваническую развязку между высоким и низким напряжением, тем самым обеспечивая максимальную безопасность обслуживающего персонала. Это краткое описание позволяет понять, зачем нужны эти устройства. Ниже представлен упрощенный дизайн ITT.

Конструкция измерительного трансформатора тока

Легенда:

1. Первичная обмотка с определенным числом витков (W1).
2. Закрытый сердечник из электротехнической стали.
3. Вторичная обмотка (W2 — количество витков).

Как видно из рисунка, катушка 1 с выводами L1 и L2 включена последовательно в цепь, где измеряется ток I1. Катушка 2 подключается к устройствам, позволяющим установить значение тока I2, релейной защиты, системы автоматики и т.д.

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

В измерительном трансформаторе тока требуется наличие изоляции как между катушками, так и между витками провода в них и магнитной цепью. Также согласно нормам ПУЭ и требованиям безопасности вторичные цепи должны быть заземлены, что обеспечивает защиту в случае короткого замыкания между катушками.

Более подробную информацию о принципе действия ТТ и их классификации вы можете получить на нашем сайте.

Трансформаторы на схемах

Трансформатор обозначен на принципиальных схемах следующим образом:

Обозначение трансформатора на схемах

На рисунке ниже показан трансформатор с несколькими вторичными обмотками:

Трансформатор с двумя вторичными обмотками

Цифра «1» указывает на первичную обмотку (слева), цифры 2 и 3 указывают на вторичную обмотку (справа).

Как рассчитать погрешность

Погрешность измерения трансформаторов определяется их конструктивными особенностями. На точность влияют геометрические размеры и форма магнитных цепей, количество витков и диаметр проволоки в обмотках. Кроме того, большое влияние оказывает материал, из которого изготовлена ​​магнитная цепь.

Такие характеристики слаботочных электромагнитных материалов первой обмотки имеют погрешность 1-5%, поэтому их точность очень низкая. В этом масштабе дизайнеры стремятся к классу. Вместо конструкционных сталей используются аморфные материалы.

Для расчета класса точности используются следующие формулы:

• погрешность величины тока: (дельта) I = I2 — I1, где I2 — ток во вторичной обмотке, I2 — ток в силовой цепи;
• ошибка угла среза: (альфа) = (альфа) 2 — (альфа) 1, где (альфа) 2 = 180 градусов, (альфа) 1 — фактический угол среза.

Сварочные трансформаторы

Есть специальные сварочные трансформаторы.

Сварочный трансформатор предназначен для электродуговой сварки, он работает как понижающий трансформатор, снижая напряжение на вторичной обмотке до значения, необходимого для сварки. Напряжение вторичной обмотки не более 80 вольт. Сварочные трансформаторы рассчитаны на кратковременное замыкание выхода вторичной обмотки, при этом образуется электрическая дуга и трансформатор не выходит из строя, в отличие от силового трансформатора.

Разновидности

Обозначение трансформаторов обязательно начинается с типа оборудования. Если маркировка начинается с буквы А, это автотрансформатор. Его отсутствие говорит о том, что агрегат относится к классу силовых трансформаторов.

Необходимо указать количество фаз. Это позволяет вам выбрать установку, работающую от домашней или промышленной сети. Если трансформатор подключен к трехфазной сети, то в маркировке будет присутствовать Т. Однофазные разновидности имеют букву О. Применяются в бытовых сетях.

Если устройство имеет разделенную обмотку, оно будет иметь P. Если есть регулировка напряжения под нагрузкой (РПН), устройство будет помечено буквой H на металлической пластине. При ее отсутствии можно сделать вывод, что представленная функция в приборе отсутствует.

Силовые трансформаторы

Фототрансформатор высокого напряжения

Трансформаторы от 6-10 киловольт до 380 вольт расположены рядом с потребителями. Такие трансформаторы находятся на трансформаторных подстанциях, расположенных во многих дворах. Они меньше по размеру, но вместе с высоковольтными выключателями (разъединителями нагрузки), которые размещаются перед трансформатором, машинами ввода и источниками питания, они могут занимать двухэтажное здание.

Трансформатор на 6 кВ

У трехфазных трансформаторов обмотки подключаются иначе, чем у однофазных трансформаторов. Их можно соединить в звезду, треугольник и звезду с нулевым проводом. На следующем рисунке в качестве примера показана одна из схем подключения обмоток высокого и низкого напряжения трехфазного трансформатора:

Пример подключения обмоток силового трансформатора

Трансформаторы существуют не только для напряжения, но и для тока. Такие трансформаторы используются для безопасного измерения тока высокого напряжения. Трансформаторы тока обозначены на схемах следующим образом:

Изображение на схемах трансформатора тока

На фото ниже показаны как раз эти трансформаторы тока:

Трансформатор тока — фото

Есть еще так называемые автотрансформаторы. В этих трансформаторах обмотки связаны не только магнитно, но и электрически. Вот так на схемах обозначен лабораторный автотрансформатор (ЛАТР):

Автотрансформатор лабораторный — картинка на схеме

LATR используется таким образом, что, включив часть обмотки с помощью регулятора, можно получить различные выходные напряжения. Ниже вы можете увидеть фото лабораторного автотрансформатора:

В электротехнике существуют схемы безопасного включения ЛАТР с гальванической развязкой с помощью трансформатора:

Безопасное изображение LATR на схеме

Чтобы согласовать сопротивление различных частей цепи, используется согласующий трансформатор. Измерительные трансформаторы также используются для измерения очень больших или очень малых напряжений и токов.

Основные типы и принцип действия трансформаторов

Существует несколько типов трансформаторов, которые показаны на схемах подключения соответственно. Например, если обмотка одна, такие устройства относят к автотрансформаторам. Основные конструкции этих устройств в зависимости от сердечника бывают стержневыми, броневыми и тороидальными. Они имеют практически одинаковые технические характеристики и отличаются только способом изготовления. Каждое устройство, независимо от типа, состоит из трех основных функциональных частей: магнитопровода, обмоток и системы охлаждения.

Схематическое изображение трансформатора тесно связано с принципом его работы. Все особенности проекта отражены на схеме подключения. Очень хорошо видны первичная и вторичная обмотки. На первичную обмотку подается ток от внешнего источника, а готовое выпрямленное напряжение снимается со вторичной обмотки. Преобразование тока происходит за счет переменного магнитного поля, возникающего в магнитной цепи.

Трансформаторы тока разных производителей

Рассмотрим несколько трансформаторов тока от разных производителей:

Трансформаторы тока ТОЛ-НТЗ-10-01

, предназначены для передачи измерительного информационного сигнала на средства измерений и устройств защиты и управления, для изоляции цепей вторичных соединений от высокого напряжения в комплектных устройствах внутренней и наружной установки (распределительные щиты, распределительные щиты, КСО) переменного тока на класс напряжения до 10 кВ и являются составными частями.

Трансформаторы изготавливаются в виде несущей конструкции в климатическом исполнении «УХЛ» и «Т» категории размещения «2» по ГОСТ 15150-69.

Рабочее положение трансформатора в пространстве любое.

Трансформаторы работают в электроустановках, подверженных воздействию молнии, и имеют:

• класс термостойкости «В» по ГОСТ 8865-93;
• уровень изоляции «а» и «б» по ГОСТ 1516.3-96.

Варианты трансформатора: «Б» — с изолирующими перегородками.

Расположение вторичных выводов:

• «А» — параллельно монтажной поверхности;
• «Б» — перпендикулярно монтажной поверхности;
• «С» — из гибкого провода, параллельного монтажной поверхности;
• «Д» — гибкого провода, перпендикулярного монтажной поверхности.

Требования к надежности

Для трансформаторов установлены следующие показатели надежности:

• средняя наработка на отказ — 2 × 105 ч.;
• полный срок службы — 30 лет.

Тороидальные трансформаторы

Промышленность также производит так называемые тороидальные трансформаторы. Один из них изображен на фото:

Фотография — тороидальный трансформатор

Преимуществами таких трансформаторов перед обычными трансформаторами являются более высокий КПД, меньший отскок железа во время работы, низкие значения паразитного поля, а также меньшие размеры и вес.

Сердечники трансформаторов в зависимости от конструкции могут быть разными, набираются из пластин магнитомягкого материала, на рисунке ниже показаны примеры сердечников:

Сердечники трансформатора — чертеж

Здесь вкратце вся основная информация о трансформаторах в радиоэлектронике, более подробно различные частные случаи можно рассмотреть на форуме. От АКВ.

Информация на корпусе

Информация, представленная на видимой стороне устройства, нанесена травлением, гравировкой или тиснением. Это гарантирует читаемость и долговечность надписей. На металлической табличке указана информация о производителе оборудования. Год выпуска, серийный номер нанесен.

Помимо данных производителя всегда есть информация о накопителе. Указывается номер стандарта, которому соответствует представленный чертеж. Должен применяться индикатор номинальной мощности. Для трехфазных устройств этот параметр указывается отдельно для каждой обмотки. Указана информация о напряжении ветвей витков катушек.

Показатель номинального тока определяется для всех обмоток. Указано количество фаз установки, текущая частота. Производитель предоставляет данные о конфигурации змеевика и узлах подключения.

После вышеуказанной информации вы можете ознакомиться с параметрами напряжения короткого замыкания. Приведены требования для установки. Это может быть снаружи или внутри.

Технические характеристики позволяют определить способ охлаждения, массу масла в баке (при использовании данной системы), а также массу активной части. Положение переключателя указано на приводе. Если накопитель имеет тип сухого охлаждения, данные о его емкости доступны при выключенном вентиляторе.

Серийный номер должен быть проштампован под крышкой. Он присутствует на танке. Номер указан на крышке возле входа высокого напряжения, а также на верхней и левой стороне крыла центральной балки.

Обозначения в эл схемах

Правила выполнения нормальных схем электрических соединений электростанций определены двумя стандартами. Это организационный стандарт ОАО «ФСК ЕЭС» СТО 56947007-25.040.70.101-2011 раздел 2 и ГОСТ Р 56303-2014.

Несмотря на то, что на данный момент действуют оба стандарта и определяют требования к реализации одних и тех же схем, требования, содержащиеся в них, немного отличаются (вероятно, разработчики стандартов недружелюбны …).

В данном материале при составлении примеров графических обозначений элементов электрических схем электрических станций за основу был взят ГОСТ Р 56303-2014, так как он более поздний на дату вступления в силу.
Если тип графических обозначений, приведенных в примерах стандарта СТО 56947007-25.040.70.101-2011, отличается от указанных в ГОСТ Р 56303-2014, соответствующие примечания добавляются.

Цветовое исполнение классов напряжения

Класс напряжения	ГОСТ Р 56303-2014	СТО 56947007-25.040.70.101-2011
Название цвета	Спектр (RGB)	Название цвета	Спектр (RGB)
1150 кВ	сирень	205: 138: 255	сирень	205: 138: 255
800 кВ	темно-синий	0: 0: 168	темно-синий	0: 0: 200
750 кВ	темно-синий	0: 0: 168	темно-синий	0: 0: 200
500 кВ	красный	213: 0: 0	красный	165: 15: 10
400 кВ	апельсин	255: 100: 30	апельсин	240: 150: 30
330 кВ	зеленый	0: 170: 0	зеленый	0: 140: 0
220 кВ	желто-зеленый	181: 181: 0	желто-зеленый	200: 200: 0
150 кВ	хурма	170: 150: 0	хурма	170: 150: 0
110 кВ	синий	0: 153: 255	синий	0: 180: 200
60 кВ	альт	255: 51: 204	–	–
35 кВ	коричневый	102: 51: 0	коричневый	130: 100: 50
20 кВ	ярко-фиолетовый	160: 32: 240	коричневый	130: 100: 50
15 кВ	ярко-фиолетовый	160: 32: 240	–	–
10 кВ	альт	102: 0: 204	альт	100: 0: 100
6 кВ	темно-зеленый	0: 102: 0	светло-коричневый	200: 150: 100
3 кВ	темно-зеленый	0: 102: 0	–	–
менее 3 кВ	серый	127: 127: 127	–	–
до 1 кВ	–	–	серый	190: 190: 190

Условные графические обозначения элементов нормальных схем электрических соединений объектов электроэнергетики

В примерах используются графические обозначения библиотеки шаблонов Visio Normal PS.

Шаг модульной сетки 2,5 мм.

Толщина линий условных обозначений и линий электропередачи 0,4 мм (По стандарту от 0,2 до 1,0 мм. Рекомендуемая — от 0,3 до 0,4 мм.)

Графическое обозначение трансформаторов

Имя	Обозначение
1.	Трансформатор с двойной обмоткой.
2.	Трансформатор трехобмоточный.
3.	Трансформатор имеет четыре обмотки.
4.	Трансформатор имеет пять обмоток.
5.	Двухобмоточный автотрансформатор.
6.	Трехобмоточный автотрансформатор.
7.	Четырехобмоточный автотрансформатор.
восемь.	Вспомогательный трансформатор имеет две обмотки.
девять.	Трехобмоточный трансформатор собственных нужд.
10.	Трансформатор напряжения двухобмоточный.
одиннадцать.	Трансформатор напряжения трехобмоточный.
12.	Трансформатор напряжения имеет четыре обмотки.
13.	Трансформатор тока
14.	Трансформатор тока с двумя обмотками: на общем сердечнике и на отдельных сердечниках.
15.	Бустер.
Примечания:
1.	Каждая обмотка автотрансформатора и трансформатора должна быть выполнена в цвете, соответствующем тому классу напряжения, для которого она изготовлена. Возможность регулировки на оборудовании и обозначения способов соединения обмоток трансформатора следует отображать черной стрелкой.

Графическое обозначение коммутационных аппаратов

Имя	Обозначение
1.	Выключатель.
2.	Разъединитель.
3.	Разъединитель нагрузки.
4.	Разъединитель нагрузки — альтернативное обозначение (используется некоторыми организациями).
5.	Выключатель.
6.	Выдвижная тележка с автоматическим выключателем.
7.	Разъединитель выдвижной.
восемь.	Съемная тележка с выключателем нагрузки.
девять.	Выдвижная тележка для выключателя нагрузки — альтернативное название.
10.	Выдвижная тележка переключателя
одиннадцать.	Выдвижная тележка разъединителя. Положение работы, ремонт и контроль.
12.	Заземлитель.
13.	Короткое замыкание без заземления.
14.	Короткое замыкание.
15.	Разделитель
16.	Сепаратор двойного действия
17.	3-х позиционный космический корабль. Положение включено, выключено и заземлено.
Примечания:
1.	Съемная тележка для ремонта и осмотра. Аналогично для пунктов 7-10.
2.	Выдвижная тележка выключателя по СТО 56947007-25.040.70.101-2011 Положение выключателя включено, положение тележки для ремонта и проверки.

Графическое обозначение устройств компенсации, фильтров

Имя	Обозначение
1.	Одиночный токоограничивающий реактор.
2.	Двойное ограничивающее реактивное сопротивление.
3.	Токоограничивающий реактор.
4.	Дроссельная катушка с сердечником и регулируемым без сердечника. Перехватчик высокочастотной линии электропередачи.
5.	Реактор дугогасящий без регулирования и с регулировкой.
6.	Синхронный компенсатор.
7.	Асинхронный синхронный компенсатор.
Барьерный фильтр.
восемь.	Конденсатор.
девять.	Змеевик конденсатора.
10.	Батарея статических конденсаторов.
одиннадцать.	Устройство продольной компенсации
12.	Регулируемое устройство продольной компенсации.
13.	Фильтр подключений.
Примечания:
1.	Условное обозначение должно быть цветным, соответствующим классу напряжения устройства, а символ регулирования — черным. Например, регулируемый токоограничивающий реактор.

Графическое обозначение разрядников, ОПН

Имя	Обозначение
1.	Разгрузчик.
2.	Разгрузчик трубчатый.
3.	Сферический упор.
4.	Искровой разрядник возбужден.
5.	Разрядник.
6.	Искровой разрядник — это клапан и электромагнитный клапан.
7.	Остановка клапана.
восемь.	Ограничитель перенапряжения — нелинейный ограничитель напряжения.

Графическое обозначение генераторов, электродвигателей

Имя	Обозначение
1.	Генератор.
2.	Дизельная электростанция.
3.	Мотор.
4.	Двигатель синхронный.
5.	Двигатель асинхронный.

Графическое обозначение предохранителей

Имя	Обозначение
1.	Предохранитель предохранитель.
2.	Предохранитель.
3.	Предохранитель медленно срабатывает.
4.	Предохранитель неисправен.
5.	Предохранитель на каретке.
6.	Предохранитель на каретке.
7.	Предохранитель медленно воздействует на каретку.
восемь.	Предохранитель-разъединитель: разомкнутое положение, замкнутое положение.
девять.	Съемная тележка держателя предохранителя: положение выключено, положение включено.
10.	Съемная тележка разъединителя-предохранителя: ремонтные и контрольные позиции. То же самое с пунктами 5-7.

Графическое обозначение линий электрической связи, шин, заземления

Имя	Обозначение
1.	Линия электросвязи, сборная шина.
2.	Линия электропередачи — линия электропередачи. Он отображается утолщенными линиями (увеличение толщины вдвое или больше, чем у линий, из которых сделаны УГО и стержень).
3.	Кабельная линия. Линию электросвязи с ответвлением можно изобразить без точки.
4.	Пересечение линий электропередачи.
5.	Разветвленные линии электросвязи. Место подключения должно быть выполнено в цвете, соответствующем классу напряжения линий электропередачи. Линию электросвязи с ответвлением можно изобразить без точки.
6.	Шина. Выполнить в цвете, соответствующем классу напряжения, а места подключения отводов — белым.
7.	Заземление.
Примечания:
1.	По линиям электропередачи (п. 2, 3) в СТО 56947007-25.040.70.101-2011 особых указаний не обнаружено. Вероятно, их толщина по этому стандарту равна толщине линий электропередачи.

Пример изображения схемы штатного электрического подключения обычной подстанции, выполненный по ГОСТ Р 56303-2014 (формат PDF).

Схема сделана в программе Visio с использованием библиотеки трафаретов:

Как начертить нормальную схему электрических соединений объекта электроэнергетики (электрической подстанции, распределительного устройства)

Обслуживание

Следует отметить, что в зависимости от режима и условий эксплуатации, правильно подобранных номиналов и регулярного технического обслуживания ТТ прослужит 30 и более лет. Это требует:

• Обратите внимание на различные виды неисправностей, учтите, что большинство из них можно обнаружить при визуальном осмотре.
• Следите за нагрузкой в ​​первичных цепях и избегайте перегрузок выше установленной скорости.
• Необходимо следить за состоянием контактов первичной цепи (при наличии), на них не должно быть внешних признаков повреждения.
• Не менее важен контроль за состоянием внешней изоляции: почти в половине случаев срок ее службы нарушается из-за скопления грязи или влаги, замыкающих контакты на массу.
• Масло ТТ, проверяют уровень масла, его чистоту, наличие протечек и т.д. Обслуживание таких установок практически не сильно отличается от других силовых установок, например, емкостных трансформаторов неразрушающего контроля, разница заключается в небольшой конкретной технической Габаритные размеры.
• Поверка ТТ должна проводиться в соответствии с действующими стандартами (ГОСТ 8.217 2003).
• При обнаружении неисправности прибор заменяется. Поврежденный ТТ отправляется в ремонт, который проводят специализированные службы.

Обозначение трансформаторов, автотрансформаторов

ГОСТ 2.721–74	2

5 ИЗДАНИЕ (май 2002 г.) с поправками, n. 1, 2, 3, утверждены в марте 1981 г., июле 1991 г., октябре 1993 г. (МСУ 6-81, 10-91, 5-94)

1а. Этот стандарт устанавливает условные графические символы для катушек индуктивности, дросселей, трансформаторов, автотрансформаторов, преобразователей и магнитных усилителей на ручных или автоматизированных схемах, изделиях всех отраслей промышленности и строительства.

(Редакция доработанная, изм. № 3).

1. Установлены три метода построения условных графических обозначений трансформаторов и автотрансформаторов: упрощенный однопроводный; упрощенная многострочная (модуль I); расширенный (модуль II).

2. В упрощенных однолинейных обозначениях обмотки трансформаторов и автотрансформаторов изображаются в виде кружков (рис. 1). Выводы обмоток показаны одной линией с указанием количества выводов на ней в соответствии с требованиями ГОСТ 2.721. В автотрансформаторах сторона наибольшего напряжения изображена в виде дуги развертки (рис. 2).

Черт. 1

Черт. 2

Черт. 3

Черт. 4

Примеры упрощенных однолинейных обозначений трансформаторов и автотрансформаторов в настоящем стандарте не приводятся. 3. В упрощенных многолинейных обозначениях обмотки трансформаторов (рис. 3) и автотрансформаторов (рис. 4) представлены аналогично упрощенным однолинейным обозначениям, на которых показаны проводники обмоток.

4. В развернутых обозначениях обмотки трансформаторов и автотрансформаторов изображаются цепочками полукругов.

5. Обозначения элементов индукторов, индукторов, трансформаторов, автотрансформаторов и магнитных усилителей приведены в таблице. 1.

Таблица 1

Имя	Обозначение
Для меня	Модуль II
1. Обмотка трансформатора, автотрансформатора, индуктивности и магнитного усилителя.
Примечания: 1. Количество полукругов на изображении обмотки и направление выводов не заданы
2. При изображении магнитных усилителей, разнесенных преобразователей используются следующие обозначения:
а) рабочая обмотка
б) управляющая обмотка
в) магнитная цепь
3. Чтобы указать начало намотки, используйте точку
2. Магнитная цепь: а) ферромагнитная
Примечания: 1. Для немагнитной магнитной цепи укажите химический символ металла, например медный магнитопровод
2. Магнитопровод из феррита (показан жирной линией)
б) ферромагнетик с воздушным зазором
в) магнитодиэлектрический
Примечание. Количество строк в обозначении магнитопровода не установлено
г) Исключено. (Поправка №1)
3. Характер кривой намагничивания отражается следующими знаками: а) прямоугольная петля гистерезиса
б) непрямоугольная петля гистерезиса
4. Первичная обмотка трансформатора тока
5. Обмотка накопительного трансформатора

6. Примеры построения обозначений индукторов, индукторов, трансформаторов, автотрансформаторов и магнитных усилителей приведены в таблице. 2.

Таблица допустимых погрешностей для коммерческого учета

Для коммерческих измерительных приборов есть таблица ошибок.

Класс	Первичное напряжение в процентах от номинального значения	Предел текущей ошибки в процентах	Предел угловой ошибки
0,2	5	0,75	тридцать
ветры	0,35	15
100–120	0,2	10
0,5	5	1.5	90
ветры	0,75	45
100–120	0,5	тридцать

Требования к классу точности преобразователей представляют собой диапазоны, в которых должны сохраняться ошибки. По мере увеличения точности разброс значений уменьшается.

Разница между преобразователями со знаком «S» и без него, например 0,5 и 0,5 S, заключается в том, что первые не имеют номинального тока ниже 5.

Измерительные трансформаторы тока в схемах релейной защиты и автоматики

Энергетическое оборудование электрических подстанций организационно разделено на два типа устройств:

1 силовые цепи, по которым передается вся мощность транспортируемой энергии;

2 вторичных устройства, позволяющих контролировать процессы, происходящие в первичном контуре, и управлять ими.

Силовое оборудование размещается на открытых площадках или в закрытых распределительных щитах, а вторичное оборудование — на релейных щитах, внутри специальных шкафов или отдельных ячеек.

Промежуточным звеном, выполняющим функцию передачи информации между энергоблоком и органами измерения, контроля, защиты и управления, являются измерительные трансформаторы. У них, как и у всех подобных устройств, есть две стороны с разными значениями напряжения:

1 высокое напряжение, соответствующее параметрам первичной цепи;

2 низкого напряжения, что позволяет снизить риск воздействия электрооборудования на обслуживающий персонал и материальные затраты на создание устройств управления и контроля.

Прилагательное «измерение» отражает назначение этих электрических устройств, так как они очень точно моделируют все процессы, происходящие в электрооборудовании, и делятся на трансформаторы:

2 напряжения (ТВ).

Они работают в соответствии с общими физическими принципами преобразования, но имеют разные конструкции и способы включения в первичную схему.

Как изготавливаются и работают трансформаторы тока

Принципы работы и устройства

Конструкция измерительного трансформатора тока включает преобразование векторных значений больших токов, протекающих в первичной цепи, в пропорционально уменьшенные и аналогично направленные векторы во вторичных цепях.

Конструктивно трансформаторы тока, как и любой другой трансформатор, состоят из двух изолированных обмоток, расположенных вокруг общей магнитной цепи. Он изготовлен из многослойных металлических пластин, отлитых из специальных видов электротехнических сталей. Это сделано для того, чтобы уменьшить магнитное сопротивление на пути прохождения магнитных потоков, циркулирующих в замкнутом контуре вокруг обмоток, и уменьшить потери на вихревые токи.

Трансформатор тока для схем релейной защиты и автоматики может иметь не один магнитопровод, а два, которые различаются количеством пластин и общим объемом используемого железа. Это сделано для создания двух типов обмоток, которые могут надежно работать в следующих случаях:

1. Номинальные условия эксплуатации;

2 или в случае значительных перегрузок, вызванных токами короткого замыкания.

Первые структуры используются для выполнения измерений, а вторые используются для подключения защит, которые деактивируют возникающие аномальные режимы.

Расположение обмоток и соединительных клемм

Обмотки трансформаторов тока, спроектированные и изготовленные для постоянной работы по электрической схеме, соответствуют требованиям по безопасному прохождению тока и его тепловому эффекту. Поэтому они изготавливаются из меди, стали или алюминия с площадью поперечного сечения, исключающей увеличение нагрева.

Поскольку первичный ток всегда больше вторичного, его обмотка значительно выделяется своими размерами, как показано на изображении ниже для правого трансформатора.

На левой и средней конструкциях силовая обмотка отсутствует. Вместо этого в корпусе предусмотрено отверстие, через которое пропускается провод источника питания или стационарная шина. Такие модели используются, как правило, в электроустановках до 1000 вольт.

На выводах обмоток трансформатора всегда имеется неподвижная опора для соединения шин и соединительных кабелей с помощью болтов и винтовых зажимов. Это одна из критических точек, где электрический контакт может быть нарушен, что может привести к сбоям или перебоям в точной работе измерительной системы. О качестве его затяжки в первичном и вторичном контурах всегда заботятся во время эксплуатационных проверок.

Клеммы трансформатора тока маркируются на заводе при производстве и обозначаются:

L1 и L2 для входа и выхода первичного тока;

I1 и I2 — второстепенные.

Эти индексы указывают направление намотки витков относительно друг друга и влияют на правильность подключения силовой и моделируемой цепей, характеристику распределения векторов тока по цепи. Они учитываются при первоначальной установке трансформаторов или замене неисправных устройств и даже проверяются с помощью различных методов электрических проверок как перед сборкой устройств, так и после установки.

Количество витков в первичной цепи W1 и вторичной W2 не одинаковое, но очень сильно. Трансформаторы тока высокого напряжения обычно имеют только прямую шину через магнитную цепь, которая действует как силовая обмотка. Вторичная катушка имеет большее количество витков, что влияет на коэффициент трансформации. Для удобства использования он записан в виде дробного выражения номинальных значений токов в обеих обмотках.

Например, запись 600/5 на паспортной табличке корпуса означает, что трансформатор предназначен для подключения к высоковольтному оборудованию с номинальным током 600 ампер, и только 5 из них будут преобразованы во вторичной цепи.

Каждый измерительный трансформатор тока подключен к своей фазе первичной сети. Количество вторичных обмоток для устройств релейной защиты и автоматики обычно увеличивают для раздельного использования в сердечниках токовых цепей для:

защита шин и баров.

Этот метод исключает влияние менее ответственных цепей на наиболее значимые, упрощает их обслуживание и испытания на работающем оборудовании под рабочим напряжением.

Для маркировки выводов таких вторичных обмоток обозначение 1I1, 1I2, 1I3 используется для начала, а 2I1, 2I2, 2I3 — для концов.

Каждая модель трансформатора тока рассчитана на работу с определенным высоким напряжением на первичной обмотке. Изолирующий слой, расположенный между обмотками и корпусом, должен длительное время выдерживать потенциал электрической сети своего класса.

Вне изоляции трансформаторов тока высокого напряжения, в зависимости от назначения, могут применяться:

загущенные эпоксидные смолы;

некоторые виды пластиков.

Эти же материалы можно дополнить трансформаторной бумагой или маслом, чтобы изолировать внутренние пересечения проводов на обмотках и устранить повреждения между витками.

Класс точности ТТ

В идеале трансформатор теоретически должен работать точно, без ошибок. Однако в реальных конструкциях происходит потеря энергии из-за внутреннего нагрева проводов, преодоления магнитного сопротивления и образования вихревых токов.

За счет этого хоть немного, но нарушается процесс трансформации, что сказывается на точности воспроизведения в шкале первичных векторов тока от их вторичных значений при отклонениях ориентации в пространстве. Все трансформаторы тока имеют определенную погрешность измерения, которая нормируется как процент отношения абсолютной погрешности к номинальному значению по амплитуде и углу.

Класс точности трансформаторов тока выражается числовыми значениями «0,2», «0,5», «1», «3», «5», «10».

Трансформаторы класса 0,2 подходят для критических лабораторных измерений. Класс 0.5 предназначен для точного измерения токов, используемых счетчиками уровня 1 в коммерческих целях.

Измерения тока для срабатывания реле и контрольные измерения 2-го уровня выполняются по классу 1. Трансформаторы тока 10-го класса точности подключаются к катушкам отключения преобразователя. Они работают точно в режиме коротких замыканий первичной сети.

Цепи переключения ТТ

В энергетике в основном используются трех- или четырехпроводные линии электропередач. Для контроля протекающих по ним токов используются разные схемы подключения измерительного трансформатора.

1. Электрооборудование

На фото представлен вариант измерения токов трехпроводной схемы питания 10 киловольт с помощью двух трансформаторов тока.

Здесь видно, что шины для подключения первичных фаз A и C прикручены к клеммам трансформаторов тока, а вторичные цепи спрятаны за забором и выведены отдельной проводкой в ​​защитной трубке, которая направлена к релейной ячейке для подключения цепей к клеммным колодкам.

Такой же принцип монтажа применяется и в других схемах высоковольтного оборудования, как показано на фото для сети 110 кВ.

Здесь корпуса измерительных трансформаторов монтируются по высоте с помощью заземленной железобетонной площадки, как того требуют правила техники безопасности. Подключение первичных обмоток к силовым кабелям производится в разрезе, а все вторичные цепи вынесены в соседнюю коробку с клеммной колодкой.

Соединения кабелей вторичных цепей тока защищены от случайных внешних механических воздействий металлическими крышками и бетонными плитами.

2. Вторичные обмотки

Как отмечалось выше, выходные сердечники трансформаторов тока собраны для работы с измерительными приборами или защитными устройствами. Это влияет на сборку схемы.

Если необходимо контролировать ток нагрузки в каждой фазе с помощью амперметров, то применяется классический вариант подключения — схема полная звезда.

При этом каждое устройство показывает текущее значение своей фазы с учетом угла между ними. Использование логгеров в этом режиме позволяет более удобно просматривать форму синусоид и создавать на их основе векторные диаграммы распределения нагрузки.

Часто на выходных блоках питания 6 ÷ 10 кВ в целях экономии устанавливают не три, а два измерительных трансформатора тока без использования фазы В. Этот случай показан на фото выше. Позволяет включать амперметры по неполной звезде.

За счет перераспределения токов на дополнительном устройстве получается отображение векторной суммы фаз A и C, которая направлена ​​противоположно вектору фазы B при симметричном режиме нагрузки сети.

Случай включения двух измерительных трансформаторов тока для контроля линейного тока с одним реле показан на следующем рисунке.

Схема позволяет полностью контролировать сбалансированную нагрузку и трехфазные короткие замыкания. При двухфазном коротком замыкании, особенно AB или BC, чувствительность такого фильтра сильно недооценивается.

Общая схема для контроля токов нулевой последовательности создается путем подключения измерительных трансформаторов тока по схеме полной звезды и намотки реле контроля на объединенный нулевой провод.

Ток, проходящий через обмотку, создается сложением всех трех фазовых векторов. В симметричном режиме он сбалансирован, а при возникновении однофазного или двухфазного короткого замыкания в реле выделяется составляющая небаланса.

Характеристики работы измерительных трансформаторов тока и их вторичных цепей

Во время работы трансформатора тока создается баланс магнитных потоков, образованный токами в первичной и вторичной обмотках. В результате они уравновешиваются по величине, направлены в противоположные стороны и компенсируют влияние ЭДС, возникающей в замкнутых контурах.

Если первичная обмотка разомкнута, ток перестанет течь через нее, и все вторичные цепи будут просто обесточены. Но вторичная цепь не может быть разомкнута при прохождении тока через первичную, иначе под действием магнитного потока во вторичной обмотке генерируется электродвижущая сила, которая не расходуется на протекание тока в замкнутой цепи при малых сопротивление, но используется в режиме холостого хода.

Это приводит к появлению на открытых контактах высокого потенциала, который достигает нескольких киловольт и способен нарушить изоляцию вторичных цепей, нарушить работу оборудования и вызвать электротравмы обслуживающего персонала.

По этой причине все переключения во вторичных цепях трансформаторов тока выполняются в соответствии со строго определенной технологией и всегда под наблюдением лиц, осуществляющих наблюдение, без прерывания цепей тока. Для этого используйте:

специальные типы клеммников, позволяющие установить дополнительное короткое замыкание на время прерывания отключенной секции;

проверить токовые блоки с закороченными перемычками;

специальные модели выключателей.

Регистраторы аварийных процессов

Измерительные приборы делятся по типу крепежных параметров на:

номинальные условия эксплуатации;

возникновение сверхтоков в системе.

Чувствительные элементы регистраторов прямо пропорционально воспринимают входной сигнал и отображают его. Если текущее значение поступило в их ввод с искажением, эта ошибка будет вставлена ​​в показания.

По этой причине устройства, предназначенные для измерения аварийных токов, а не номинальных, подключаются к защитным сердечникам трансформатора тока.

Об устройстве и принципах работы измерительных трансформаторов напряжения читайте здесь: Измерительные трансформаторы напряжения в схемах релейной защиты и автоматики

Катушки, дроссели, трансформаторы

Независимо от фактической конструкции, индукторы и катушки показаны на схемах, как показано на рис. 4.1 3.
Количество полукругов в условном графическом обозначении катушек и дросселей может быть любым. Чаще всего количество полукругов выбирают равным четырем или в зависимости от удобства их сопряжения на принципиальных схемах с обозначениями других элементов (конденсаторов, резисторов и т.д.). В зависимости от конфигурации схемы подключения жилы обмоток направлены в одном направлении (рис. 4.1, L3) или в разных направлениях (L1, L2, L4). Если необходимо показать ответвление, то линия электросвязи подключается к стыку полукругов или по середине одного из них (L4), и точка не вводится.

Буквенно-цифровое позиционное обозначение катушек и дросселей состоит из буквы L и порядкового номера согласно схеме. Может быть указана близкая (верхняя или правая) индуктивность, обычно в миллигенри или микрогенри.

Если катушка или индуктивность имеет магнитопровод, то условное графическое обозначение дополняется символом — отрезком сплошной или пунктирной линии, расположенным на «внешней» стороне полукругов (рис. 4.2). В этом случае магнитопроводы из карбонильного железа, альсифера или других магнитодиэлектриков изображаются пунктирной линией (L1), феррита или ферромагнитного сплава (электротехническая сталь, пермаллой) — сплошной линией (L2). Магнитопроводы из немагнитных материалов (медь, алюминий и др.) Обозначаются так же, как и ферромагнитные, но рядом с УГО указывают химический символ металла.

Возможность регулировки индуктивности изменением положения магнитопровода показана на схемах знаком настраиваемой регулировки, пересекающим условное графическое обозначение катушки под углом 45 ° (рис. 4.2, L5, L6). Если необходимо обратить внимание на наличие зазора в ферромагнитном магнитопроводе катушки или индуктивности (обычно зазор делают для увеличения магнитного сопротивления во избежание насыщения магнитопровода), то символ последней разрывается в центре (см рис. 4.2, стартер L4).

Катушки с переменной индуктивностью, так называемые вариометры, иногда используются для восстановления колебательных контуров. Конструктивно вариометр состоит из двух последовательно соединенных катушек, размещенных одна внутри другой, одна из которых может менять положение относительно другой (например, при вращении). Обозначения катушек, составляющих вариометр, размещаются на схемах или параллельно (
рис. 4.3, L1.1, L1.2) или перпендикулярно друг другу (2,1 фунта стерлингов, 2,2 фунта стерлингов) и пересекаются со знаком поселения. Катушки с подвижными магнитопроводами также используются в качестве вариометров.
Объединение таких катушек в один блок показано пунктирной линией механического звена, соединяющего установочные метки (см. Рис. 4.4, L3.1, L3.2).

Обозначения катушек также используются при построении условных графических обозначений для различных трансформаторов. Самый простой трансформатор содержит две индуктивно связанные катушки (обмотки). Эта конструктивная особенность, как и в случае с вариометром, проявляется размещением обозначений обмоток рядом, параллельно (рис.4.4) и на схемах обозначены буквенные обозначения катушек — L выводы) с точками, обозначающими их начало (см рис. 4.4, L1-L2, L7-L8).

ВЧ трансформаторы могут быть с магнитными цепями или без них. Если магнитопровод общий для всех обмоток, он изображается среди их обозначений (см. Рис. 4.4, L5-L6, L7-L8), а если у каждой из них свой магнитопровод — над ними (L9-L10, L11 -L12). На возможность регулировки индуктивности изменением положения сердечника указывает знак настраиваемой регулировки, пересекающий его либо только УГО магнитопровода (L9-L10, L11-L12), либо оба и одновременно символы обмотки (L7 -Z8). Если необходимо показать регулируемую индуктивную связь между обмотками, их символы перечеркнуты установочной меткой (L3-L4, L11-L12). Трансформаторы, работающие в широком диапазоне частот, обозначаются буквой Т, а их обмотки — римскими цифрами (рис. 4.5). Иногда вместо последних для обозначения обмоток используют условную нумерацию их выводов. Количество полукругов в обозначениях обмоток трансформатора может быть любым.

Иногда между первичной и вторичной обмотками силовых трансформаторов помещают электростатический экран, чтобы уменьшить помехи от сети. Это разомкнутый контур из медной или алюминиевой фольги или один слой тонкой проволоки, соединенный с общим проводом устройства. На схемах этот экран представлен пунктирной линией (см. Рис. 4.5, T1), а подключение к общему проводу показано поперечной чертой в конце вывода экрана. Условное графическое обозначение трансформаторов может быть показано повернутым на 90 °. На схемах изображены самые разные трансформаторы — автотрансформаторы, а также катушки с отводами. На возможность регулировки снятого с них напряжения указывает знак регулировки (см. Рис. 4.5, Т2).