Розрахунок трансформатора струму

Конструкція трансформатора струму являє собою кільце з феромагнітного матеріалу з обмоткою, в отвір якого продіто провід з вимірюваним струмом I (мал. 3). Цей провід відіграє роль первинної обмотки із числом витків W = I.

 

 

Мал.. 3

Вторинна обмотка, намотана на кільці, навантажена на резистор R, виконуючий функцію лінійного перетворювача вторинного струму I у напругу

(1)

Будемо вважати розглянутий трансформатор струму ідеальним. Тоді можемо записати:

(2)

 

де w - число витків вторинної обмотки (далі - обмотки).

Підставивши (2) в (1), одержимо:

Перейдемо до розрахунку трансформатора струму. Допустимо, потрібно розрахувати трансформатор струму для двотактного мостового перетворювача.

Вихідними даними для розрахунку є:

- амплітуда вимірюваного струму ;

- діюче значення вимірюваного струму ;

— амплітуда вихідної напруги ;

— робоча частота f = 25 кГц.

Задамося величиною опору R = 20 Ом, Рівняння (1), записане для миттєвих значень напруги праведливо також і для їхніх амплітудних значень, на підставі чого можемо знайти:

 

По формулі (2), справедливої для миттєвих, амплітудних і діючих значень вхідних у неї величин, знайдемо число витків обмотки й діюче значення вторинного струму:

Визначимо перетин і діаметр проводу обмотки, прийнявши щільність струму J = ЗА/мм :

 

 

Як провідник обмотки будемо використовувати провід марки ПЭТВ-2 з діаметром по міді

dпp= 0.200 мм (діаметр по ізоляції d_npіз= 0,240 мм).

Виберемо сердечник трансформатора струму, виходячи з умови розміщення обмотки на ньому й наявності отвору для просмикування провідника з вимірюваним струмом. Допустимо, як провід з вимірюваним струмом використаний провід марки МГШВ-0,5 маючий перетин 0,5 мм² і зовнішній діаметр d_np1із =2,2 мм.

Як сердечник трансформатора будемо використовувати кільце K10 х 6 х 3 з феррита марки 1500НМЗ, що має S= 6 мм²,!_ср = 25,133 мм.

Перевіримо розміщаємість обмотки на обраному сердечнику.

Накладемо на сердечник ізоляцію з лакотканини ЛШМС-105-0,10 товщиною ∆ = 0,10 мм із 50%-вим перекриттям.

 

 

Знайдемо діаметр і довжину 1 -го шару:

 

(d - внутрішній діаметр сердечника).

Максимальне число витків в 1-м шарі без обліку нещільності намотування складе:

 

звідки видно, що обмотка поміститься в 1-му шарі.

Поверх обмотки накладемо зовнішню ізоляцію з лакотканини ЛШМС-105-0,10 з 50%-вим перекриттям. Знайдемо діаметр отвору:

 

 

Бачимо, що діаметр отвору цілком достатній для просмикування через нього проводу з вимірюваним струмом.

Важливою умовою функціонування трансформатора струму є забезпечення роботи сердечника без заходу в область насичення. Щоб визначити, чи забезпечене виконання даної умови, необхідно знайти максимальну індукцію в сердечнику.

 

Ґрунтуючись на даних табл. для феррита 1500НМЗ, можемо укласти, що сердечник трансформатора струму далекий від насичення.

Становить інтерес визначити, наскільки вірне припущення про ідеальність трансформатора струму, прийняте вище. Щоб відповісти на це питання, необхідно знайти струм, що намагнічує, трансформатор струму й зрівняти його з вимірюваним струмом .

Знайдемо максимальне значення напруженості в сердечнику, підставивши в неї μ= 1500:

 

 

при W=1 одержимо:

Отримане значення I в 5,9 рази менше 1_а1. що, у принципі, можна вважати відносно непоганим результатом. Якщо є необхідність у зменшенні I , то це можна зробити за рахунок збільшення числа витків обмотки — така можливість є, що треба з розрахунку розміщаємості обмотки.

Додатки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Критерії оцінювання навчальних досягнень студентів

Знання студентів оцінюється як з теоретичної, так і з практичної підготовки

за такими критеріями:

— "відмінно" — студент міцно засвоїв теоретичний матеріал, глибоко і всебічно знає зміст навчальної дисципліни, основні положення наукових першоджерел та рекомендованої літератури, логічно мислить і будує відповідь, вільно використовує набуті теоретичні знання при аналізі практичного матеріалу, демонструє високий рівень засвоєння практичних навичок;

— "добре" — студент добре засвоїв теоретичний матеріал, володіє основними

аспектами з першоджерел та рекомендованої літератури, аргументовано викладає

його; має практичні навички, але припускається певних неточностей і похибок у логіці викладу теоретичного змісту або при аналізі практичного;

— "задовільно" — студент в основному опанував теоретичними знаннями навчальної дисципліни, орієнтується в першоджерелах та рекомендованій

літературі, але непереконливо відповідає, плутає поняття, додаткові питання

викликають невпевненість або відсутність стабільних знань; відповідаючи

на запитання практичного характеру, виявляє неточності у знаннях, не вміє

оцінювати факти та явища, пов’язувати їх із майбутньою діяльністю;

— "незадовільно" — студент не опанував навчальний матеріал дисципліни, не

знає наукових фактів, визначень, майже не орієнтується в першоджерелах та рекомендованій літературі, відсутні наукове мислення, практичні навички не

сформовані.