В силовите вериги от 380 волта с високи токове, съгласно PUE, се използва преобразувател със специална конструкция, наречен токов трансформатор. С негова помощ е възможно да се намали стойността на текущия индикатор с броя пъти, определени от техническите характеристики. За да разберете принципа на действие на такива преобразуватели, ще трябва да се запознаете с техния дизайн.
Дизайнерски характеристики
Трансформаторите за електрически ток съдържат следните структурни елементи:
- затворено ядро (магнитна верига);
- първична мощност намотка;
- вторична (понижаваща се) намотка.
Първичната намотка е свързана последователно с наблюдаваната верига, така че през нея протича целият фазов ток. Вторичната намотка се зарежда върху устройство, свързано към мрежата - защитно реле или измервателно устройство. Поради разликата в броя на завъртанията във всяка от намотките, текущият компонент във вторичната намотка се намалява до стойност, определена от коефициента на трансформация.
Тъй като съпротивлението на товарните вериги е незначително, се смята, че тези устройства работят в режим, много близък до късо съединение.
Те обикновено имат няколко групи вторични намотки, всяка от които се използва за свои цели. Те могат да бъдат свързани към:
- защитни устройства (релета за напрежение, например);
- счетоводно и диагностично оборудване;
- контролно оборудване.
Съпротивлението на изходните намотки е строго нормализирано, тъй като дори леко отклонение от стойността, посочена в TU, води до увеличаване на грешката при измерване или влошаване на характеристиките на реакцията.
Съществената разлика между TT и свързаните с него трансформатори на напрежение се крие във функциите, изпълнявани от тези устройства, и в принципа на работа. Токовите трансформатори осигуряват предимно защита за свързания товар и определената точност на измерванията. Вторият тип се характеризира с чисто преобразуващ режим на работа, който е свързан само с работа в силови вериги.
Класификация на токови трансформатори
- Предназначение - функцията, изпълнявана от всяко конкретно устройство.
- Метод на инсталация на място.
- Конструктивни характеристики, включително общия брой завъртания в първичната намотка.
- Работно напрежение и вид изолация на проводника.
- Броят на стъпките на трансформация.
Според целта добре познатите проби от ТТ се разделят на лабораторни, защитни, измервателни и така наречените "междинни" устройства.
Последната категория е предназначена или за свързване на измервателни уреди, или за изравняване на токови стойности в диференциални защитни системи.
Според метода на монтаж се различават следните видове:
- само за външен монтаж (в разпределителни шкафове);
- за вътрешни инсталационни схеми (в вътрешни разпределителни устройства);
- преобразуватели, вградени в електрически блокове и комутационни устройства, които включват генератори и силови трансформатори;
- горни устройства, монтирани в горната част на конструкцията (върху втулки).
Преносимите образци се използват за лабораторни изследвания, както и за проверка и измерване.
Според конструкцията на първичната намотка устройствата за ток са разделени на многооборотни, еднооборотни и шинни модели. В съответствие с работното напрежение на веригите, в които са инсталирани тези устройства, те са разделени на трансформатори, инсталирани в мрежи до и над 1000 Волта.
Според вида на използваните в тях изолационни материали тези продукти се разделят на следните видове:
- със "суха" изолация на основата на порцелан или епоксидна смола;
- с хартиено-маслена или кондензаторна защита;
- със смесен пълнеж.
Според броя на наличните етапи на трансформация, всички известни устройства, инсталирани в захранващата верига, са едностепенни и двустепенни (другото им име е "каскада").
Схеми на свързване
Различни вериги за свързване на токови трансформатори се различават главно по реда на комутация на първичната и вторичната намотки. Първият от тях се характеризира с най-простата последователна връзка (т.нар. „Обвързване“) в разрушаването на наблюдаваната фазова шина. Друго нещо са вторичните вериги, състоящи се от няколко намотки, които могат да бъдат разкачени съгласно следните схеми:
- „Пълна звезда, използва се, когато е необходимо да се наблюдават текущите параметри във всяка от фазите.
- "Непълна звезда", използва се, когато няма нужда да се контролират всички линейни измервателни вериги.
- Схема за фиксиране на токове от "нулева последователност", която включва управляващо реле.
За да се спестят пари, на изходящите захранващи устройства 6-10 kV често се инсталират не три, а само два измервателни трансформатора (без една фаза).
В този случай вторичните намотки се включват в непълна звездна схема. Обща верига, наречена "изпитване на ток с нулева последователност" се формира чрез свързване на вторичните намотки към пълна звезда. В този случай управляващото реле, използвано в него, се включва в прекъсването на общия проводник ("нула"). При този тип изключване токът, преминаващ през намотката, се състои от всичките три фазови вектора. Ако натоварванията са балансирани, в случай на еднофазни или двуфазни къси съединения, компонентът, резултат от дисбаланса, се освобождава в релето.
Основни параметри и характеристики на токови трансформатори
Техническите параметри на всеки токов трансформатор са описани със следните основни показатели:
- клас на устройство;
- Номинално напрежение;
- токове в първичната и вторичната намотки;
- Коефициент на трансформация на променлив ток (като съотношение);
- допустима грешка при измерване при свързване на електромер;
- пропускливост и напречно сечение на магнитната верига (сърцевина);
- величината на магнитния път.
Номиналното напрежение в киловолта обикновено се дава в паспорта, прикрепен към всяко конкретно устройство. Работната му стойност варира от 0,66 до 1150 kV. За по-пълна информация за този и други показатели трябва да прочетете справочната литература за свързване на трансформатори към електромери.
Понякога съгласно поръчката производителят произвежда устройства с вторични токове от 2,0 или 2,5 ампера.
Коефициентът на трансформация (множественост) е показател за пропорцията или съотношението на токовете на първичната и вторичната намотки. Ограничителната множественост се разбира като отношение на максималния първичен ток към номиналната му стойност, при условие че общата грешка при фиксиран вторичен товар не надвишава 10%. Номиналното ограничаващо съотношение означава същия индикатор при оптимално натоварване.Този параметър характеризира възможността за нормално функциониране на защитните устройства в аварийни режими.
Текуща грешка
Според GOST 7746-89 има три вида грешки за CT - ток, ъглови и общи. Те са количествени показатели за отклонението на вторичните текущи стойности, умножени по номиналния коефициент, от първичния показател.
Стандартът предписва да се изчисляват такива грешки само в стационарен (с постоянни параметри) режим на работа на системата и само ако формата на първичния ток не се различава от синусоидалния.
Текущата грешка, спомената в описанието на множествеността, характеризира относителната разлика в ефективните стойности на токовете, изразена като процент. Неговият ъглов еквивалент се определя като грешка между векторите на два ефективни компонента на тока: основната за първичната верига и първата хармоника за вторичната. Въз основа на тези две стойности се изчислява общата грешка чрез сумирането им съгласно формулата, дадена в инструкциите.
Основната цел на измерването на токови трансформатори е да свърже броячи на енергия, използвани за обслужване на трифазни електропроводи.
