Jak funguje proudový transformátor?

Proudový transformátor – transformátor, jehož primární vinutí je připojeno ke zdroji proudu.

Měřicí transformátor proudu – transformátor určený k převodu proudu na hodnotu vhodnou pro měření. Primární vinutí proudového transformátoru je zapojeno sériově do obvodu s měřeným střídavým proudem a měřicí přístroje jsou připojeny k sekundárnímu vinutí. Proud protékající sekundárním vinutím proudového transformátoru je úměrný proudu protékajícím jeho primárním vinutím.

Proudové transformátory jsou široce používány pro měření elektrického proudu a v reléových ochranách elektrických energetických systémů, a proto jsou kladeny vysoké požadavky na přesnost. Proudové transformátory zajišťují bezpečnost měření tím, že izolují měřicí obvody od primárního okruhu vysokého napětí, často stovek kilovoltů.

Proudové transformátory podléhají vysokým požadavkům na přesnost. Proudový transformátor se zpravidla vyrábí se dvěma nebo více skupinami sekundárních vinutí: jedna se používá k připojení ochranných zařízení, druhá, přesnější, se používá k připojení měřicích a měřicích zařízení (například elektroměrů).

Návrhové prvky

Sekundární vinutí proudového transformátoru (alespoň jedno pro každý magnetický obvod) musí být zatíženo. Odolnost zatížení je přísně regulována požadavky na přesnost transformačního poměru. Nepatrná odchylka odporu sekundárního obvodu od jmenovité hodnoty (uvedené na štítku) modulo the total Z nebo cos f (obvykle cos = 0.8 indukčnosti) vede ke změně chyby převodu a případně ke zhoršení kvality měření. transformátor. Výrazné zvýšení zátěžového odporu vytváří vysoké napětí v sekundárním vinutí, dostatečné k porušení izolace transformátoru, což vede k poruše transformátoru a také ohrožuje životy personálu údržby. Navíc se vlivem narůstajících ztrát v jádře začíná přehřívat magnetický obvod transformátoru, což může vést i k poškození (nebo alespoň opotřebení) izolace a jejímu dalšímu rozpadu. Zcela otevřené sekundární vinutí CT nevytváří v jádře kompenzační magnetický tok, což vede k přehřívání magnetického obvodu a jeho vyhoření. V tomto případě má magnetický tok vytvářený primárním vinutím velmi vysokou hodnotu a ztráty v magnetickém obvodu jej velmi ohřívají.

Transformační poměr měřicích transformátorů proudu je jejich hlavní charakteristikou. Jmenovitý (ideální) koeficient je uveden na typovém štítku transformátoru jako poměr jmenovitého proudu primárního (primárního) vinutí k jmenovitému proudu sekundárního (sekundárního) vinutí, například 100/5 A nebo 10-15- 50-100/5 A (pro primární vinutí s několika sekcemi závitů). V tomto případě se skutečný transformační poměr mírně liší od jmenovitého. Tento rozdíl je charakterizován velikostí chyby převodu, která se skládá ze dvou složek – soufázové a kvadraturní. První charakterizuje odchylku velikosti, druhá fázovou odchylku sekundárního proudu reálného od jmenovitého. Tyto hodnoty jsou regulovány GOST a slouží jako základ pro přiřazení tříd přesnosti proudovým transformátorům během návrhu a výroby. Protože v magnetických systémech dochází ke ztrátám spojeným s magnetizací a ohřevem magnetického obvodu, sekundární proud se ukáže být menší než jmenovitý proud (tj. chyba je záporná) pro všechny proudové transformátory. V tomto ohledu se pro zlepšení výkonu a zavedení pozitivního offsetu do chyby převodu používá korekce otočení. To znamená, že transformační poměr takto upravených transformátorů neodpovídá obvyklému vzorci pro poměr závitů primárního a sekundárního vinutí.

Přečtěte si více

Proč má pes jen jedno štěně?

Schémata zapojení pro měření proudových transformátorů

Dva proudové transformátory v buňce rozváděče – 10 kV

V třífázových sítích s napětím 6-10 kV jsou transformátory instalovány jak ve všech třech fázích, tak pouze ve dvou (A a C). V sítích s napětím 35 kV a vyšším je nutné instalovat proudové transformátory ve všech třech fázích.

V případě instalace ve třech fázích jsou sekundární vinutí proudových transformátorů zapojena do „hvězdy“ (obr. 1), v případě dvou fází – do „částečné hvězdy“ (obr. 2). Pro diferenciální ochranu transformátorů s elektromechanickými relé jsou transformátory zapojeny do trojúhelníkového obvodu

Klasifikace proudových transformátorů

Proudové transformátory jsou klasifikovány podle různých kritérií:

1. Proudové transformátory lze podle účelu rozdělit na měřicí, ochranné, mezilehlé (pro zařazení měřicích přístrojů do proudových obvodů reléové ochrany, pro vyrovnávání proudů v obvodech diferenciální ochrany atd.) a laboratorní (vysokopřesné, jakož i s mnoha transformačními poměry).

2. Podle typu instalace se rozlišují proudové transformátory: a) pro venkovní instalaci (v otevřených rozvaděčích); b) pro uzavřenou instalaci; c) zabudované do elektrických zařízení a strojů: spínače, transformátory, generátory atd.; d) režijní – umístěno na horní části průchodky (například na vysokonapěťovém vstupu výkonového transformátoru); e) přenosné (pro kontrolní měření a laboratorní testy).

3. Podle provedení primárního vinutí se proudové transformátory dělí na:

a) víceotáčkový (cívkový, smyčkový a osmičkový); b) jednootáčkový (tyč); c) pneumatiky.

4. Podle způsobu instalace se proudové transformátory pro vnitřní a venkovní instalaci dělí na:

a) kontrolní body; b) podporující.

5. Proudové transformátory lze podle izolace rozdělit do skupin: a) se suchou izolací (porcelán, bakelit, litá epoxidová izolace atd.); b) s izolací z papírového oleje a s kondenzátorovou izolací z papírového oleje; c) plněné plynem (SFXNUMX); c) naplněné sloučeninou.

6. Podle počtu transformačních stupňů se rozlišují proudové transformátory:

a) jednostupňové; b) dvoustupňové (kaskádové).

7. Transformátory jsou klasifikovány podle provozního napětí:

a) pro jmenovité napětí nad 1000 V; b) pro jmenovité napětí do 1000 V.

Poznámky

Výsledný magnetický tok v magnetickém jádru proudového transformátoru se rovná rozdílu magnetických toků vytvářených primárním a sekundárním vinutím. Za normálních provozních podmínek transformátoru je malý. Když se však obvod sekundárního vinutí otevře, bude v jádře existovat pouze magnetický tok primárního vinutí, který výrazně převyšuje rozdílový magnetický tok. Ztráty jádra se prudce zvýší, transformátor se přehřeje a selže („železný požár“). Kromě toho se na koncích přerušeného sekundárního okruhu objeví velké EMF, což je nebezpečné pro práci operátora. Proto nelze proudový transformátor připojit k vedení bez připojeného měřicího zařízení. Je-li nutné odpojit měřicí zařízení od sekundárního vinutí proudového transformátoru, je nutné jej zkratovat.

См. также

Literatura

PUE
Shabad M. A. Proudové transformátory v obvodech ochrany relé. Vzdělávací vydání. — 1998.
Rodshtein L. A. Elektrické přístroje: Učebnice pro technické školy. — 3. vyd. — L.: Energoizdat. Leningr. oddělení, 1981.
Afanasyev V.V. Proudové transformátory. – L.: Energoatomizdat, 1989.

Přečtěte si více

Jak zalévat česnek proti nemocem?

reference

Poznámky elektrikáře: Proudové transformátory
Princip proudových transformátorů
Jednofázové a třífázové oddělovací transformátory pro lékařské aplikace
Střídavé přístrojové transformátory
Konstrukce transformátorů a nabíječů
Měřicí transformátory proudu a napětí
Výběr proudových transformátorů

Aktuální transformátor na Wikimedia Commons?

Mezi úkoly, které elektrotechnika řeší, patří provádění odborných měření na velkých hodnotách. Proudový transformátor se používá jako pomocné zařízení při „výzkumu“. Hlavními prvky zařízení jsou jeho vinutí. Pro provedení „měření“ se provádí sériové připojení primárního vinutí k síti střídavého (testovaného) proudu. Sekundární okruh zařízení je v tomto případě uzavřen k regulačnímu a měřicímu zařízení. Mezi přední vlastnosti transformátoru patří vysoká přesnost, které je dosaženo konstantním proporcionálním poměrem hodnot proudu mezi vinutími. Pro výzkumné účely lze použít zařízení s velkým počtem vinutí.

Hlavním rozdílem mezi zařízením pro měření proudů a podobnými zařízeními pro výkon nebo napětí je použití několika závitů. Primární vinutí je vyrobeno ve formě cívky nebo ploché, namontované na jádru. Existují další možnosti, například v podobě pneumatiky umístěné na středovém otvoru. V našem případě jsou použity proudové transformátory T-0,66 a TShP.

Vlastnosti pomocných zařízení

Uspořádání primárního vinutí transformátoru obvykle nemá více než jeden závit. Toto uspořádání umožňuje zapojení zařízení do sériového obvodu. Sekundární vinutí je vyrobeno s velkým počtem závitů umístěných na vícevrstvém jádru, což zajišťuje nízkou hustotu magnetického pole. Tato část transformátoru buď zkratuje (při aplikaci na ampérmetr), nebo bude proud přiváděn do odporové zátěže. Ve druhém případě dochází k efektu saturace jádra při současném průrazu napětí až po poruchu.

Bez ohledu na proud dodávaný do primárního vinutí bude hodnota na sekundárním okruhu 1 nebo 5 ampérů. Na rozdíl od sériového zařízení je na napěťovém transformátoru zachována závislost vstupních a výstupních hodnot.

Typy pomocných zařízení používaných pro průmyslové účely:

Vinutí transformátoru. Primární vinutí zařízení má trvalé sériové spojení s vodičem. Touto částí obvodu protéká měřený proud. Sekundární vinutí produkuje elektrickou veličinu, jejíž hodnota bude záviset na počtu závitů.
Toroidní transformátor. Taková zařízení nemají primární vinutí. K výrobě zařízení se používá válcovaná ocel. Proud prochází speciálním oknem prakticky bez ztrát, přičemž je pozorována vysoká indukce saturace. Samotné jádro může být vyrobeno v samostatné formě, což umožňuje jeho vypnutí bez přerušení obvodu. Mezi výhody toroidního transformátoru patří nižší hmotnost, objem a hlučnost, úspora energie a jednoduchá instalace. Nevýhody zahrnují vyšší cenu, chybějící magnetickou mezeru a zvýšenou citlivost na síťové napětí.
Tyčový transformátor. Jako primární vinutí se používá připojený kabel nebo sběrnice hlavního obvodu. Prvky jsou upevněny na pevné spojce a jsou spojeny pouze při měření.

Suchý napájecí transformátor zajišťuje snížení velkých proudových hodnot na standardní 1 nebo 5 ampérů. Za takových podmínek může fungovat přístrojové a řídicí zařízení. Takto se projevuje ochranná funkce zařízení spárovaných s nimiž lze na vysokonapěťová přenosová vedení připojit ochranná relé, magnetické spínače, měřiče výkonu nebo MCB (modulární automatické spouště). Přístroje se používají i při vybavování kompletních trafostanic (KTP).

Přečtěte si více

Jak zakrýt lednici u sporáku?

Návrhové prvky

V praxi se proudové transformátory nepoužívají jako jeden komponent. Jsou zařazeny do obvodu jako pomocná zařízení. Příkladem takové kombinace je párovaný pár transformátoru a ampérmetru. Zároveň je vybrán vhodný typ zařízení pro různé typy regulačních a měřicích zařízení. V případě transformátoru se provádí kalibrace pro stanovení proporcionálního vztahu mezi primárním a sekundárním vinutím.

V technických charakteristikách pomocných zařízení se často můžete setkat se standardní hodnotou sekundárního výkonu 5 A. Poměr na primárním a sekundárním vinutí je nastaven na 100/5. Dekódování poměru znamená, že vstupní proud je 20krát větší než výstupní proud. Pro poměr 500/5 bude aplikován odpovídající stonásobný přebytek na primárním vinutí.

S přihlédnutím ke standardním parametrům transformátorů a jejich schopnostem je možné regulovat hodnoty výstupního proudu zvýšením počtu sekundárních vinutí. V tomto případě se používá nepřímá úměrnost mezi počtem závitů mezi dvěma obvody zařízení. Na základě toho jsou potvrzeny dvě rovnice elektrického obvodu:

Poměr otáček TR=N=Np/Ns=Is/Ip.
Pro výpočet výstupního proudu (na sekundárním vinutí) Is=Ip*Np/Ns.

Proudový poměr jako parametr transformátoru nastavuje poměr pro závity ve vinutí. Pokud v primárním okruhu může být jeden nebo několik závitů vodiče, pak ve druhém okruhu může jejich počet dosáhnout několika stovek. V tomto případě poměry 100/5 a 20/1 nedefinují podobné transformátory, protože vstupní proudy budou různé. Pokud jde o převod transformátoru, lze to provést změnou průchodů na vstupním vinutí. Takže pro přeměnu 300/5A zařízení na menší stačí změnit (zvýšit) počet závitů na primárním okruhu. Zvýšení počtu závitů vám umožní získat transformátor s maximálními výstupními parametry.

Příklady výpočtu

Účelem tyčového transformátoru s počtem závitů 1 a 160 na primárním a sekundárním vinutí je použití ve spojení s ampérmetrem 0.2 Ohm. Měřicí zařízení je navrženo pro maximální vstupní proud 800 A. Pro výpočet výstupních parametrů bude použit vzorec:

Napětí na ampérmetru se vypočítá následovně: vs=Is*Ra=5*0.2=1 V

Vzorec ukazuje, že při použití výkonový transformátor proudu Při spárování s nízkoodporovým ampérmetrem bude pokles napětí zanedbatelný. Za podmínek napájení bude maximální proud 1 V.

Po vyjmutí měřicího zařízení ze svazku dojde k otevření sekundárního vinutí. Za těchto podmínek se z transformátoru stane zvyšovací transformátor, protože dojde k výraznému zvýšení magnetizačního toku na výstupním jádru. Pro výpočet rostoucího napětí se používá vzorec Vp*Ns/Np. Pokud je například transformátor připojen k obvodu elektrického vedení s návrhovým napětím 480 V, pak výstupní hodnota bude 76.8 kV. Uvedenou hodnotu získáme vzorcem Vp*Ns/Np=480 V*160 závitů primárního vinutí/1 průchod primárního okruhu.

Na základě toho není použití transformátoru bez zátěže povoleno. Stejně tak napěťová pomocná zařízení nelze zapnout, aniž by došlo ke zkratu. Aby se zabránilo úrazu elektrickým proudem, měl by být sekundární obvod před odstraněním měřicího zařízení zkratován.

Vrátíme-li se k výpočtovému vzorci, zvyšující se napětí je pouze indikátorem vysoké saturace. Absence omezujících faktorů může vést k poškození izolační vrstvy vodiče a porušení obvodu. To zvyšuje riziko úrazu elektrickým proudem na výstupu transformátoru.

Přečtěte si více

Jak správně sbírat jahody?

Další klasifikace zařízení

Průmyslový účel transformátorů je dán nejen konstrukcí primárního vinutí. Zařazení do okruhu se provádí podle následujících parametrů provozních podmínek, provozního principu nebo typu instalace:

Účel zařízení. Ve spojení s příslušnými zařízeními se používají mezilehlé, ochranné nebo přístrojové transformátory. Účel určuje schéma zapojení, a to i pro laboratorní testy, kde jsou důležité transformační poměry;
Typ instalace. Transformátory mohou být vestavěné, přisazené nebo přenosné. Při zařazování zařízení do okruhu průmyslových zařízení nebo speciálních zařízení se zohledňuje typ instalace, vnitřní nebo venkovní. Během instalace jsou brány v úvahu také způsoby podpory nebo průchozí díry;
Při aktivním provozu transformátorů záleží na typu izolace. V technických charakteristikách zařízení jsou popisy kondenzátorové, suché, porcelánové nebo bakelitové verze. Nejspolehlivějším typem izolace je plnění směsí;
Počet transformačních kroků. Tento parametr určuje schopnost zařízení upravit hodnoty vstupního proudu. Existují jednostupňová nebo kaskádová zařízení.

Technické vlastnosti proudových transformátorů, které určují praktickou aplikaci

Vzhledem k tomu, že pomocná zařízení se používají v průmyslovém prostředí, výběr zařízení musí být proveden profesionálně na základě řady parametrů. Patří mezi ně následující:

Jmenovitý proud. Nejedná se o maximální hodnotu obvodu, ale o parametr, při kterém bude zachována odolnost transformátoru proti poruchám. Rozpětí přehřátí je obvykle 20 % jmenovitého proudu.
Transformační koeficient. Liší se od nastavené hodnoty jmenovitého proudu. Určuje vztah mezi proudy na vstupním (primárním) a výstupním (sekundárním) vinutí.
Jmenovité napětí. Podobně jako standardní hodnota proudu nastavuje zařízení normální provozní podmínky. Jmenovité napětí určuje kvalitu izolace a schopnost zabezpečení proti selhání při přetížení.
Aktuální chyba. Jev, ke kterému dochází pod vlivem magnetizačního proudu. Označuje rozdíl mezi parametry vstupního a výstupního proudu. Zvyšuje se s rostoucí magnetizací jádra v transformátoru.
Nominální zatížení. Tento parametr je chápán jako hodnota v Ohmech, která určuje standardní provozní podmínky zařízení. Hodnota vstupního proudu a třída přesnosti zůstávají standardizované.
Jmenovitý omezující faktor. Poměr primárního proudu k jmenovitému proudu.
Maximální hodnota multiplicity pro sekundární okruh. Poměr proudů na výstupním vinutí k jmenovitému proudu nastavuje maximální úroveň nasycení magnetického obvodu.

Proudové transformátory zůstávají oblíbenými zařízeními se širokou škálou aplikací v energetice. Používá se pro měření, ochranu nebo jako korekční zařízení meziobvodu. V laboratorních podmínkách se používá nejvyšší třída přesnosti.

V souvislosti s adresou prezidenta Ruské federace jsme nuceni převádět zaměstnance na práci na dálku. Přihlášky jsou přijímány v plném rozsahu na níže uvedeném telefonu a e-mailu.

Telefonní čísla pro kontaktování prodejních pracovníků