Вопрос 2. Трансформаторы тока

Трансформатор тока предназначен для уменьшения первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Трансформатор тока имеет замкнутый магнитопровод 2 (рис.1) и две обмотки — первичную 1 и вторичную 3. Первичная обмотка включается последовательно в цепь измеряемого тока I₁, ко вторичной обмотке присоединяются измерительные приборы, обтекаемые током I₂.

Принцип устройства трансформаторов тока

 

Рис.1.Трансформаторы тока: а – одновитковый трансформатор тока; б – многовитковый трансформатор тока; в - многовитковый трансформатор тока с двумя сердечниками; 1 - первичная обмотка; 2 - вторичная обмотка; 3 - сердечник; 4 - изоляция; 5 - обмотка прибора

Трансформатор тока характеризуется номинальным коэффициентом трансформации

где I₁ ном и I₂ ном - номинальные значения первичного и вторичного тока соответственно.

Рис.2.Схема включения трансформатора тока

Значения номинального вторичного тока приняты равными 5 и 1 А. Коэффициент трансформации трансформаторов тока не является строго постоянной величиной и может отличаться от номинального значения вследствие погрешности, обусловленной наличием тока намагничивания. Токовая погрешность определяется по выражению

Погрешность трансформатора тока зависит от его конструктивных особенностей; сечения магнитопровода, магнитной проницаемости материала магнитопровода, средней длины магнитного пути, значения I₁ *W₁. В зависимости от предъявляемых требований, выпускаются трансформаторы тока с классами точности 0,2; 0,5; 1; 3; 10. Указанные цифры представляют собой токовую погрешность в процентах номинального тока при нагрузке первичной обмотки током 100 - 120% для первых трех классов и 50-120% для двух последних. Для трансформаторов тока классов точности 0,2; 0,5 и 1 нормируется также угловая погрешность.

Погрешность трансформатора тока зависит от вторичной нагрузки (сопротивление приборов, проводов, контактов) и от кратности первичного тока по отношению к номинальному. Увеличение нагрузки и кратности тока приводит к увеличению погрешности.

При первичных токах, значительно меньших номинального, погрешность трансформатора тока также возрастает.

Трансформаторы тока класса 0,2 применяются для присоединения точных лабораторных приборов, класса 0,5 - для присоединения счетчиков денежного расчета, класса 1 — для всех технических измерительных приборов, классов 3 и 10 — для релейной защиты.

Кроме рассмотренных классов выпускаются также трансформаторы тока со вторичными обмотками типов Д (для дифференциальной защиты), 3 (для земляной защиты), Р (для прочих релейных защит).

Токовые цепи измерительных приборов и реле имеют малое сопротивление, поэтому трансформатор тока нормально работает в режиме, близком к режиму КЗ. Если разомкнуть вторичную обмотку, магнитный поток в магнитопроводе резко возрастет, так как он будет определяться только МДС первичной обмотки. В этом режиме магнитопровод может нагреться до недопустимой температуры, а на вторичной разомкнутой обмотке появится высокое напряжение, достигающее в некоторых случаях десятков киловольт.

Из-за указанных явлений не разрешается размыкать вторичную обмотку трансформатора тока при протекании тока в первичной обмотке. При необходимости замены измерительного прибора или реле предварительно замыкается накоротко вторичная обмотка трансформатора тока (или шунтируется обмотка реле, прибора).

Рис.3. Встроенные трансформаторы тока: а - внешний вид;

б - установка трансформатора тока 2 на высоковольтном вводе 1

 

 

Рис.4 Трансформатор тока ТПЛ-10: 1 - сердечник Р; 2 - сердечник класса 0,5; 3 - литой корпус; 4 - выводы первичной обмотки; 5 - выводы вторичных обмоток; 6 - крепежный уголок; 7 - заземляющий болт; 8 - паспортный щиток; 9 - предупредительная табличка

 

Рис.5. Трансформатор тока ТПОЛ-10: 1 и 2 - сердечники; З - крепежное кольцо; 4 - стержень первичной обмотки; 5 - литой корпус; б - опорный фланец; 7 - выводы вторичных обмоток; 8 - выступы крепежного кольца; 9 - заземляющий болт

Шкала первичных токов (А): 20, 30, 40, 50, 75, 80, 100, 150, 200, 300, 400, 600, 800, 1000, 1500

Номинальный вторичный ток: 5А.

ТПОЛ-10 - трансформатор с двумя вторичными обмотками классов точности 0,5 - для измерений и 10р - для реле защиты.

Номинальная вторичная нагрузка при коэффициенте мощности 0,8:

вторичной обмотки для измерений - 10 В*А;

вторичной обмотки для защиты: - 15 В*А.

Вес: 20 кг.

Рис.6. Трансформатор тока ТФЗМ-35: а - магнитопровод с обмотками; 1 - первичная обмотка; 2 - изоляция; 3 - трансформаторное масло;

б - внешний вид трансформатора тока; 1 - изоляция; 2 - фарфоровая покрышка 3 - трансформаторное масло; 4 - цоколь (основание); 5 - выводы вторичной обмотки; 6 - крепежный болт; 7 - выводы первичной обмотки:

Лист с заданием 4.

а)Задача: постройте принципиальную электрическую схему подключения амперметра для измерения тока линии 10 кВ. Действующее значение тока линии 320 А. Определите коэффициент трансформации и токовую погрешность ТТ.

 

Начало построения:

 

 

б)Заполните таблицу «Конструктивное исполнение трансформаторов тока»

ТТ	ТПЛ-10	ТПОЛ-10	ТФЗМ-35
Количество первичных обмоток
Количество вторичных обмоток
Способ выполнения магнитопровода
Маркировка первичной обмотки
Маркировка вторичной обмотки
Конструктивные отличия

Учебный материал 3