Трансформаторы
Каждый трансформатор оборудуется двумя или более обмотками, индуктивно связанными между собой. Они могут быть проволочными или ленточными, покрытыми изоляционным слоем. Обмотки наматываются на сердечник, он же магнитопровод, выполненный из мягких ферромагнитных материалов. При наличии одной обмотки, такое устройство называется автотрансформатором.
В конструкцию простейшего силового трансформатора входит магнитопровод, изготавливаемый из ферромагнитных материалов, преимущественно из листовой электротехнической стали. На стержнях магнитопровода – сердечника располагаются первичная и вторичная обмотки. Первичная обмотка соединяется с источником переменного тока, а вторичная подключается к потребителю.
Основные сведения о трансформаторах тока
Типы трансформаторов
В соответствии со своими параметрами и характеристиками, все виды трансформаторов разделяются:
- По количеству фаз могут быть одно- или трехфазными
- В соответствии с числом обмоток, трансформаторы бывают двух- или трехобмоточными, а также двух- или трехобмоточными с расщепленной обмоткой
- По типу изоляции – сухие (С) и масляные (М) или с негорючим заполнением (Н)
- По видам охлаждения – с естественным масляным охлаждением (М), с масляным охлаждением и воздушным дутьем (Д), принудительная циркуляция масляного охлаждения (Ц), сухие трансформаторы с воздушным охлаждением (С). Кроме того, существуют устройства без расширителей, для защиты которых используется азотная подушка.
Классификация трансформаторов тока
Трансформаторы тока классифицируются по различным признакам:
1. По назначению трансформаторы тока можно разделить на измерительные, защитные, промежуточные (для включения измерительных приборов в токовые цепи релейной защиты, для выравнивания токов в схемах дифференциальных защит и т. д.) и лабораторные (высокой точности, а также со многими коэффициентами трансформации).
3. По конструкции первичной обмотки трансформаторы тока делятся на:
а) многовитковые (катушечные, с петлевой обмоткой и с восьмерочной обмоткой); б) одновитковые (стержневые); в) шинные.
4. По способу установки трансформаторы тока для закрытой и наружной установки разделяются на:
5. По выполнению изоляции трансформаторы тока можно разбить на группы: а) с сухой изоляцией (фарфор, бакелит, литая эпоксидная изоляция и т. д.); б) с бумажно-масляной изоляцией и с конденсаторной бумажно-масляной изоляцией; в) газонаполненные (элегаз); в) с заливкой компаундом.
6. По числу ступеней трансформации имеются трансформаторы тока:
а) на номинальное напряжение свыше 1000 В; б) на номинальное напряжение до 1000 В.
Трансформатор тока — это. Что такое Трансформатор тока?
Основные сведения о трансформаторах тока
Трансформатором тока (ТТ) называется трансформатор, в котором при нормальных условиях эксплуатации вторичный ток практически пропорционален первичному току и при правильном включении сдвинут относительно него по фазе на угол, близкий к нулю градусов.
Первичная обмоткаW1 ТТ включается в цепь последовательно (в рассечку токопровода), а вторичная обмотка W2 замыкается на некоторую нагрузку (реле, измерительные приборы). По вторичной обмотке и по подключённой к ней нагрузке проходит вторичный ток I2, пропорциональный первичному.
Рисунок 1.1 Схема включения ТТ, его условное обозначение на схемах и упрощённая векторная диаграмма токов (первичного и вторичного)
Нормальным режимом работы ТТ является режим близкий к короткому замыканию (КЗ), т.е. суммарное сопротивление обмотки (-ок) реле, соединительных проводов, контактных соединений должно быть близко к нулю. При Zн → 0 погрешности в работе ТТ оказываются наименьшими.
Трансформаторы тока по своему назначению разделяются на ТТ для электроизмерений и на ТТ для релейной защиты (РЗ). В некоторых случаях функции измерения и обслуживания устройств РЗ совмещаются в одном ТТ.
Трансформаторы тока для измерений предназначаются для передачи информации о значении тока в контролируемой цепи измерительным приборам. Они (ТТ) устанавливаются в цепях с большими токами (сотни и тысячи ампер) и с высоким классом напряжения, т.е. в цепях, в которых невозможно непосредственное включение измерительного прибора.
Ко вторичной обмотке ТТ для измерений подключаются амперметры, токовые обмотки ваттметров, счётчиков и др. Таким образом, трансформаторы тока для измерений обеспечивают:
1) преобразование переменного тока любого значения в переменный ток, значение которого приемлемо для измерения с помощью стандартных измерительных приборов. Реальное значение тока в первичной цепи получают путём умножения показания амперметра на коэффициент трансформации трансформатора тока
2) изолирование измерительных приборов, к которым имеет доступ обслуживающий персонал, от цепей, находящихся под высоким напряжением.
Трансформаторы тока для релейной защиты предназначены для передачи информации о значении тока в первичной (защищаемой) цепи в устройства РЗ, где преобразованный трансформатором тока первичный ток сравнивается с уставкой по току срабатывания измерительного органа (токового реле КА). Соответственно этому ТТ для РЗ обеспечивают:
1) преобразование переменного тока в защищаемом элементе любого значения (тысячи и десятки тысяч ампер) в переменный ток, приемлемый по величине для функционирования устройств РЗ;
2) изолирование реле, к которым имеет доступ обслуживающий персонал, от цепей с высоким классом напряжения.
Применение ТТ в электроустановках высокого напряжения (ВН) является необходимым даже в тех случаях, когда уменьшение тока первичной цепи I1 для измерительных приборов или реле не требуется. В этом случае ТТ обеспечивает лишь гальваническую развязку низковольтной вторичной цепи от высоковольтной первичной цепи.
Назначение и принцип действия трансформатора тока.
От теории к практике
Токовый трансформатор SCT-013
Чтобы оценить запас по ЭДС индукции, я посчитал ожидаемое напряжение на разомкнутой сигнальной обмотке при работающей нагрузке. Для этого сначала вычислил индуктивность одного витка провода на магнитопроводе:
Здесь — магнитная проницаемость материала (2300 для феррита PC40 ), — внешний радиус ферритового кольца, — внутренний радиус, — высота. Получилось значение около 3 мкГн.
Дальше я взял паспортную мощность погружного насоса, включения которого нужно было детектировать (320 Вт), и посчитал амплитуду напряжения на разомкнутой обмотке в зависимости от числа витков в первичной и вторичной обмотках:
Самодельный трансформатор тока, подключённый в цепь с тестовой нагрузкой
Ограничения
Схема подключения к микроконтроллеру
В итоге я решил просто подать напряжение на шунтирующем резисторе (собранном из двух параллельно включённых резисторов R3 и R4 номиналом по 10 Ом) через токоограничивающий резистор R5 на АЦП-вход микроконтроллера A0 . А чтобы выставить уровень напряжения при отсутствии тока в обмотке, сделал простой резистивный делитель R1/R2 со стабилизирующим конденсатором C1 .
Схема подключения трансформатора тока к микроконтроллеру
Таким образом, при выключенной нагрузке на входе микроконтроллера будет напряжение, равное половине напряжения питания. А при включённой — колебания частотой 50 Гц вокруг половины напряжения питания с амплитудой, пропорциональной мощности нагрузки.
