Схема измерительного трансформатора: Подключение измерительного трансформатора тока — Группа СВЭЛ

Подключение измерительного трансформатора тока — Группа СВЭЛ

Измерительные трансформаторы тока активно используются и в промышленности, и в быту. Они преобразуют переменный ток и устанавливаются для обеспечения безопасного использования при подключении электроизмерительных устройств и приборов релейной защиты и автоматики.

Особенности подключения

Наиболее важные составляющие трансформатора — обмотки и магнитный сердечник, заключенные в одном корпусе. Первичная обмотка, в основном, одно- или двухвитковая, либо представляет собой силовую шину. Она подключается к генератору тока, а вторичная обмотка — к электросчетчику или другим устройствам с низкими значениями сопротивления.
Во избежание ошибки при подключении и выхода агрегата или измерительных приборов из строя, выводы на устройстве отмечены буквами и цифрами: Л1 и Л2, И1 и И2, что обозначает точки начала и конца первичной и вторичной обмоток, соответственно. Для обеспечения возможности подключения обмотки напряжения к фазе и нолю между Л1 и И1 есть перемычка, а провод «ноль» соединяют с третьим зажимом.

В трансформаторах тока класса напряжения от 6-10 кВ установлены больше двух вторичных обмоток. Одна из них подключается к устройству защиты, а остальные соединяются с измерительными приборами.
Схемы соединения вторичных обмоток:

  • «Звезда» — установка в три фазы;
  • «Неполная звезда» — монтаж в две фазы.

Чаще всего номинальное значение первичного тока составляет 50-2000А, вторичного — 5А.

Основные правила монтажа

 
Подключение трансформатора, проведенное по правилам и без ошибок, гарантия стабильной и продолжительной работы оборудования.
Нормы монтажа цепей тока и напряжения перечислены в ПУЭ. Как видно из Правил, в токовых цепях сечение медного провода составляет 2,5 кв.мм и более, в цепях напряжения — от 1,5 кв.мм.
Вторичные цепи необходимо заземлять, чтобы обеспечить безопасность пользователей и оборудования.

Не рекомендуется устанавливать трансформатор самостоятельно, не имея соответствующих навыков. Обращение в электромонтажную организацию, имеющую допуск СРО, позволит быстро и без нарушений выполнить комплекс электротехнических работ.

Устройство и схемы включения измерительных трансформаторов

Страница 31 из 66

Трансформаторы тока.

Назначением трансформаторов тока в установках напряжением до 1000 В является понижение тока до величины, наиболее удобной для подключения измерительных приборов станций и подстанций. В установках более высоких напряжений трансформаторы тока нужны также и для отделения вторичных цепей приборов от цепей первичного высокого напряжения. Вторичный ток стандартных трансформаторов тока принят равным 5 А, что достигается соответствующим подбором отношения витков первичной и вторичной обмоток. Первичные обмотки трансформаторов тока могут быть выполнены на токи до нескольких тысяч ампер. Это дает возможность включать их в цепи с большой нагрузкой и замерять эту нагрузку на вторичной стороне трансформаторов тока, подключая к ним измерительные приборы, отградуированные на первичную нагрузку.

Каждый трансформатор тока характеризуется номинальным коэффициентом трансформации по току, который представляет собой отношение номинальных токов первичного ко вторичному

Так как в большинстве случаев Iном2 = 5 А, то коэффициент трансформации указывают дробью, например:
Вторичная мощность трансформатора тока равна

где Ζ2 — полное сопротивление внешней цепи, включая сопротивление всех катушек приборов и реле. Или, пренебрегая индуктивными сопротивлениями токовых цепей и заменив Ζ2 на R2, получим



Рис. 81. Измерительный трансформатор тока типа ТПОЛ на 10 кВ:
1 — литой корпус, 2 —выводы, 3 — установочная плита, 4 — болт, 5 — крепежные отверстия, 6 — зажимы

Первичная обмотка трансформаторов тока выполняется в виде катушки, насаженной на сердечник. Трансформаторы тока для установок низкого напряжения выполняются с одним сердечником и од- ной вторичной обмоткой, а для установок высокого напряжения с несколькими сердечниками и обмотками.

По числу витков первичной обмотки трансформаторы тока делятся на одновитковые и многовитковые. В одновитковых роль витка играет токоведущий стержень или шина, на которую надевается трансформатор. Многовитковые трансформаторы изготовляют на большие первичные токи порядка сотен ампер.
Наиболее распространенные типы трансформаторов тока, применяемые в сельских электроустановках, следующие: ТКМ, ТПФМ, ТПЛ, ТПШЛ, рассчитанные на первичные токи от 5 до 3000 А и выше. В обозначениях трансформаторов буква Т — означает трансформатор тока, К — катушечный, П — проходного исполнения, Ф — с фарфоровой, а Л — с лигой изоляцией, М — модернизированный.
Трансформаторы проходного исполнения чаще всего применяют в распределительных устройствах, так как они могут заменить собой проходные изоляторы. Трансформаторы с литой изоляцией выполняются в едином блоке (обе обмотки и сердечник заливаются синтетической смолой, что повышает прочность обмоток, и сокращает размеры трансформатора). Трансформаторы типов ТПЛ, ТПОЛ, ТПШЛ имеют малые габариты и повышенную устойчивость к токам короткого замыкания. На рис. 81 показан внешний вид трансформатора тока типа ТПОЛ, лигой корпус 1 которого соединен с установочной плитой 3, имеющей крепежные отверстия 5. Выводами 2 трансформатор включается в первичную цепь, а приборы вторичной цепи подключаются к зажимам 6. Для заземления трансформатора служит болт 4. Основные технические данные трансформаторов тока приведены в приложении 12.


Рис. 82. Схемы включения трансформаторов тока: а — в две фазы, б — в три фазы
Трансформаторы тока могут включаться в одну, две или три фазы. Независимо от способа включения в установках высокого напряжения одна точка вторичной обмотки заземляется по условиям безопасности (на случай пробоя первичной обмотки на вторичную). Для подключения контрольно-измерительных приборов используют схемы включения трансформаторов тока в две или три фазы, соединяя их в неполную или полную звезду соответственно (рис. 82).

Для разовых замеров, например нагрузки по фазам в цепях напряжения выше 1000 В, применяют трансформаторы тока с разъемными сердечниками, выполненными в виде токоизмерительных клещей. Разъемный сердечник со вторичной обмоткой, к которой подключен амперметр, укреплен на изолирующих ручках. Роль первичной обмотки играет охватываемая токоведущая часть или провод. Токоизмерительные клещи часто используют для контроля равномерности нагрузки отдельных фаз электроустановки.
Стационарные трансформаторы тока выбирают по роду установки, номинальным данным, классу точности и нагрузке, а проверяют на термическую и динамическую устойчивость токам короткого замыкания.

Эти измерительные трансформаторы устроены и работают, как обычные небольшие силовые трансформаторы с номинальным коэффициентом трансформации по напряжению


Первичное номинальное напряжение соответствует напряжению установки, а вторичное Uном2=100 В (на это напряжение и выполняются обмотки подключаемых измерительных приборов).

Рис. 83. Измерительный однофазный трансформатор напряжения типа НОМ-10:
1 — трансформатор, 2 — пробка

Рис. 84, Схемы включения двух однофазных трансформаторов напряжения:

а —в открытый треугольник, б — трехфазного пятистержневого трансформатора для измерения напряжения в установках выше 1000 В

Трансформатор напряжения имеет две обмотки: первичную и вторичную, намотанные на одном сердечнике. Сердечник с обмотками помещают в кожух, заполненный маслом (для напряжения 3—35 кВ), или выполняют их сухими для напряжений 0,5 кВ. Трансформаторы выполняют как однофазными, так и трехфазными. На рис. 83 показан однофазный трансформатор НОМ-10 на первичное напряжение 10 кВ и вторичное напряжение 100 В для внутренней установки. На крышке трансформатора 1 расположены изоляторы высокого напряжения с вводами А и X для подключения к сети и выводами а, х низкого напряжения. Масло в бак трансформатора заливается через пробку 2. Трансформаторы напряжения устанавливаются в ячейках распределительных устройств и защищаются предохранителями типа ПКТ. Технические данные трансформаторов для напряжений до 35 кВ приведены в приложении 13.

Линейное напряжение цепи можно измерить однофазным трансформатором, подключенным между фазами. Двумя однофазными трансформаторами, соединенными в открытый треугольник (рис. 84, а), можно намерить три любых линейных напряжения (или три фазных напряжения при создании искусственной нулевой точки). Эту схему включения применяют иа станциях и подстанциях для питания обмоток напряжения самых разнообразных измерительных приборов — вольт- метров, счетчиков, ваттметров. Трехфазные трансформаторы напряжении могут быть выполнены как с трехстержневыми сердечниками и одной вторичной обмоткой, так и  с двумя вторичными обмотками. Дополнительные крайние стержни такого трансформатора играют роль шунтов по отношению к основным стержням. Схема включения в сеть пятистержневого трансформатора с двумя вторичными обмотками w2 и w3 (последняя соединена в открытый треугольник) показана на рис. 84, б. Эта схема является наиболее универсальной, так как она позволяет измерять не только фазные и линейные напряжения, но и осуществить контроль изоляции установки. В этом случае к обмотке w3 подключают вольтметр или реле напряжения, действующие на сигнал при замыкании фазы на землю.
В распределительных устройствах сельских станций и подстанций трансформаторы напряжения подключаются к шинам через разъединители и кварцевые предохранители. Количество измерительных приборов, которое можно подключить ко вторичным обмоткам трансформаторов напряжения, ограничено их мощностью. Нормальная работа трансформатора напряжения гарантирована при условии, если падение напряжения во вторичной цепи не превышает 1 % от номинального.

Схемы соединения измерительных трансформаторов напряжения. Измерительные трансформаторы напряжения

Трансформатор напряжения предназначен для понижения высокого напряжения до стандартного значения 100 или 100/v3 В и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения. Схема включения однофазного трансформатора напряжения показана на рис.; первичная обмотка включена на напряжение сети U1, а к вторичной обмотке (напряжение U2) присоединены параллельно катушки измерительных приборов и реле. Для безопасности обслуживания один выход вторичной обмотки заземлен. Трансформатор напряжения в отличие от трансформатора тока работает в режиме, близком к холостому ходу, так как сопротивление параллельных катушек приборов и реле большое, а ток, потребляемый ими, невелик.


1 — первичная обмотка; 2 — магнитопровод; 3 — вторичная обмотка

Номинальный коэффициент трансформации определяется следующим выражением:

Где U1ном и U2ном — номинальные первичное и вторичное напряжения соответственно.

Рассеяние магнитного потока и потери в сердечнике приводят к погрешности измерения


Так же как и в трансформаторах тока, вектор вторичного напряжения сдвинут относительно вектора первичного напряжения не точнона угол 180°. Это определяет угловую погрешность.

В зависимости от номинальной погрешности различают классы точности 0,2; 0,5; 1; 3.

Погрешность зависит от конструкции магнитопровода, магнитной проницаемости стали и от cosφ2, т.е. от вторичной нагрузки. В конструкции трансформаторов напряжения предусматривается компенсация погрешности по напряжению путем некоторого уменьшения числа витков первичной обмотки, а также компенсация угловой погрешности за счет специальных компенсирующих обмоток.

Суммарное потребление обмоток измерительных приборов и реле, подключенных к вторичной обмотке трансформатора напряжения, не должно превышать номинальную мощность трансформатора напряжения, так как в противном случае это приведет к увеличению погрешностей.

В зависимости от назначения могут применяться трансформаторы напряжения с различными схемами соединения обмоток. Для измерения трех междуфазных напряжений можно использовать два однофазных двухобмоточных трансформатора НОМ, НОС, НОЛ, соединенных по схеме открытого треугольника (рис. 4.13, а), а также трехфазные двухобмоточные трансформаторы НТМК, обмотки которых соединены в звезду (рис. 4.13, б). Для измерения напряжения относительно земли могут применяться три однофазных трансформатора, соединенных по схеме Y 0 /Y 0 , или трехфазные трехобмоточные трансформаторы НТМИ или НАМИ (рис. б). В последнем случае обмотка, соединенная в звезду, используется для присоединения измерительных приборов, а к обмотке, соединенной в разомкнутый треугольник, присоединяется реле защиты от замыканий на землю. Таким же образом в трехфазную группу соединяются однофазные трехобмоточные трансформаторы типа ЗНОМ и каскадные трансформаторы НКФ.


Схемы соединения обмоток трансформаторов напряжения

По конструкции различают трехфазные и однофазные трансформаторы. Трехфазные трансформаторы напряжения применяются при напряжении до 18 кВ, однофазные — на любые напряжения. По типу изоляции трансформаторы могут быть сухими, масляными и с литой изоляцией.

Обмотки сухих трансформаторов выполняются проводом ПЭЛ, а изоляцией между обмотками служит электрокартон. Такие трансформаторы применяются в установках до 1000 В (НОС-0,5 — трансформатор напряжения однофазный, сухой, на 0,5 кВ).

Трансформаторы напряжения с масляной изоляцией применяются на напряжение 6 — 1150 кВ в закрытых и открытых распределительных устройствах. В этих трансформаторах обмотки и магнитопровод залиты маслом, которое служит для изоляции и охлаждения.

Следует отличать однофазные двухобмоточные трансформаторы НОМ-6, НОМ-10, НОМ-15, НОМ-35 от однофазных трехобмоточных ЗНОМ-15, ЗНОМ-20, ЗНОМ-35.

Схема соединения трансформаторов напряжения в звезду, приведенная на рис.6.5, а, предназначена для получения напряжений фаз относительно земли и междуфазных (линейных) напряжений. Три первичные обмотки TV1 соединяются в звезду. Начала каждой обмотки (А, В, C )присоединяются к соответствующим фазам ЛЭП, а концы X, Y, Z объединяются в общую точку (нейтраль N1 )и заземляются. При таком включении к каждой первичной обмотке TV1 подводится напряжение фазы ЛЭП относительно земли. Концы вторичных обмоток TV1 (х , у , z на рис.6.5, а ) также соединяются в звезду, нейтраль которой N2 связывается с нулевой точкой нагрузки N3 (сопротивления 1 , 2 , 3 ). В приведенной схеме нейтраль первичной обмотки (точка N1 )жестко связана с землей и имеет потенциал, равный нулю, такой же потенциал будет иметь нейтраль N2 и связанная с ней нейтраль нагрузки N3. При такой схеме фазные напряжения на вторичной стороне соответствуют фазным напряжениям относительно земли первичной стороны. Заземление нейтрали первичной обмотки ТН и наличие нулевого провода во вторичной цепи являются обязательным условием для получения фазных напряжений относительно земли.

Соединение обмоток ТН по схеме y / y обычно выполняется по 12-й группе. Эта схема может быть осуществлена посредством трех однофазных ТН или одного трехфазного пятистержневого ТН. Трехфазные трехстержневые ТН для данной схемы применяться не могут, так как в их магнитопроводе отсутствуют пути для замыкания магнитных потоков НП Ф 0 , создаваемых током I 0 в первичных обмотках при замыканиях на землю в сети. В этом случае поток Ф 0 замыкается через воздух по пути с большим магнитным сопротивлением. Это приводит к уменьшению сопротивления НП трансформатора и резкому увеличению I нам. Повышенный I нам вызывает недопустимый нагрев трансформатора, в связи с чем применение трехстержневых ТН


недопустимо. В пятистержневых трансформаторах для замыкания потоков служат четвертый и пятый стержни магнитопровода (рис.6.6).

Схема соединений обмоток ТН в открытый треугольник изображена на рис.6.7. Она выполняется при помощи двух однофазных ТН, включенных на два междуфазных напряжения, например U AB и U BC . Напряжение на зажимах вторичных обмоток ТН всегда пропорционально междуфазным напряжениям, подведенным с первичной стороны. Между проводами вторичной цепи включаются реле. Схема позволяет получать все три междуфазных напряжения U AB , U BC и U AC .



Схема соединений обмоток однофазных ТН в фильтр напряжения НП выполняется посредством трех однофазных ТН, как показано на рис.6.8. Первичные обмотки соединены в звезду с заземленной нейтралью, а вторичные – последовательно, образуя незамкнутый треугольник. К зажимам разомкнутых вершин треугольника подсоединяются реле. Напряжение U p на зажимах разомкнутого треугольника равно геометрической сумме напряжений вторичных обмоток: U p = U а + U b + U c .

Так как сумма трех фазных напряжений равна утроенному напряжению НП, выражая вторичные напряжения через первичные, получаем


(6.4)

В нормальных условиях напряжения фаз симметричны, U p = 0. При КЗ без земли также U p = 3U 0 = 0 (см. гл. 1). При КЗ на землю (одно- и двухфазных) на зажимах разомкнутого треугольника ТН появляется напряжение U p = 3U 0 /K U .

Напряжения прямой и обратной последовательностей образуют симметричные звезды и поэтому при суммировании в цепи разомкнутого треугольника всегда дают нуль на его зажимах.

Рассмотренная схема является фильтром НП. Необходимым условием работы схемы вкачестве фильтра НП является заземление нейтрали первичной обмотки ТН. Применяя однофазные ТН с двумя вторичными обмотками, можно соединить одну из них по схеме звезды, а вторую – по схеме разомкнутого треугольника (рис.6.9). Номинальное вторичное напряжение у обмотки, предназначенной для соединения в разомкнутый треугольник, принимается равным для сетей с заземленной нейтралью 100 В, а для сетей с изолированной нейтралью 100/3 В.

Схема соединения обмоток трехфазных ТН в фильтр напряжения НП. Для получения 3U 0 от трехфазного пятистержневого ТН (см. рис.6.6) на каждом из его основных стержней 1 , 2 и 3 выполняется дополнительная (третья) обмотка, соединяемая по схеме разомкнутого треугольника. Напряжение на выводах этой обмотки появляется только при КЗ на землю, когда возникают магнитные потоки НП, замыкающиеся по четвертому и пятому стержням магнитопровода. Схемы с пятистержневым ТН позволяют получать одновременно с напряжением НП фазные и междуфазные напряжения.

Измерительный трансформатор напряжения служит для понижения высокого напряжения, подаваемого в установках переменного тока на измерительные приборы и реле защиты и автоматики.

Для непосредственного включения на высокое напряжение потребовались бы очень громоздкие приборы и реле вследствие необходимости их выполнения с высоковольтной изоляцией. Изготовление и применение такой аппаратуры практически неосуществимо, особенно при напряжении 35 кВ и выше.

Применение трансформаторов напряжения позволяет использовать для измерения на высоком напряжении стандартные измерительные приборы, расширяя их пределы измерения; обмотки реле, включаемых через трансформаторы напряжения, также могут иметь стандартные исполнения.

Кроме того, трансформатор напряжения изолирует (отделяет) измерительные приборы и реле от высокого напряжения, благодаря чему обеспечивается безопасность их обслуживания.

Трансформаторы напряжения широко применяются в электроустановках высокого напряжения, от их работы зависит точность и учета электроэнергии, а также надежность действия релейной защиты и противоаварийной автоматики.

Измерительный трансформатор напряжения по принципу выполнения ничем не отличается от . Он состоит из стального сердечника, набранного из пластин листовой электротехнической стали, первичной обмотки и одной или двух вторичных обмоток.

На рис. 1,а показана схема трансформатора напряжения с одной вторичной обмоткой. На первичную обмотку подается высокое напряжение U1, а на напряжение вторичной обмотки U2 включен измерительный прибор. Начала первичной и вторичной обмоток обозначены буквами А и а, концы — X и х. Такие обозначения обычно наносятся на корпусе трансформатора напряжения рядом с зажимами его обмоток.

Отношение первичного номинального напряжения к вторичному номинальному напряжению называется номинальным трансформатора напряжения Кн = U1 ном / U2 ном

Рис. 1. Схема и векторная диаграмма трансформатора напряжения: а — схема, б — векторная диаграмма напряжений, в — векторная диаграмма напряжений

При работе трансформа тора напряжения без погрешностей его первичное и вторичное напряжение совпадают по фазе, как показано на рис. 1,6, и отношение их величин равно K н. При коэффициенте трансформации K н=1 напряжение U2 =U1 (рис. 1,в).

Измерительные трансформаторы напряжения с двумя вторичными обмотками

Трансформаторы напряжения с двумя вторичными обмотками, кроме питания измерительных приборов и реле, предназначаются для работы на устройствах сигнализации замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью или на защиту от замыканий на землю в сети с заземленной нейтралью.

Схема трансформатора напряжения с двумя вторичными обмотками показана на рис. 2,а. Выводы второй (дополнительной) обмотки, используемой для сигнализации или защиты при замыканиях на землю, обозначены ад и хд.

На рис. 2,6 приведена схема включения трех таких трансформаторов напряжения в трехфазной сети. Первичные и основные вторичные обмотки соединены в звезду. Нейтраль первичной обмотки заземлена. На измерительные приборы и реле от основных вторичных обмоток могут быть поданы три фазы и нуль. Дополнительные вторичные обмотки соединены по схеме разомкнутого треугольника. От них на устройства сигнализации или защиты подается сумма фазных напряжений всех трех фаз.

При нормальной работе сети, в которой включен трансформатор напряжения, эта векторная сумма равна нулю. Это видно из векторных диаграмм рис. 2,в, где Uа, Vв и Uc — векторы фазных напряжений, приложенных к первичным обмоткам, a Uaд, Уb д и Ucд — векторы напряжений первичной н вторичной дополнительной обмотки. напряжений на вторичных дополнительных обмотках, совпадающие по направлению с векторами на соответствующих первичных обмотках (так же, как на рис. 1,в).

Рис. 2. Трансформатор напряжения с двумя вторичными обмотками. а — схема; б — включение в трехфазную цепь; в — векторная диаграмма

Сумма векторов Uaд, Ub д и Ucд получена путем их совмещения соответственно схеме соединения дополнительных обмоток, при этом принималось, что стрелки векторов как первичных, так и вторичных напряжений соответствуют началам обмоток трансформатора.

Результирующее напряжение 3U0 между концом обмотки фазы С и началом обмотки фазы А па диаграмме равно нулю.

В действительных условиях обычно на выходе разомкнутого треугольника имеется ничтожно малое напряжение небаланса, не превышающее 2 — 3% номинального напряжения. Этот небаланс создается всегда имеющимися незначительной несимметрией вторичных фазных напряжений и небольшим отклонением формы их кривой от синусоиды.

Напряжение, обеспечивающее надежную работу реле, приключаемых к цепи разомкнутого треугольника, возникает только при замыканиях на землю со стороны первичной обмотки трансформатора напряжения. Так как замыкания на землю связаны с прохождением тока через нейтраль, появляющееся при этом напряжение на выходе разомкнутого треугольника согласно методу симметричных составляющих называют напряжением нулевой последовательности и обозначают 3U0. В этом обозначении цифра 3 указывает, что напряжение в данной цепи является суммарным для трех фаз. Обозначение 3U0 применяется также и для выходной цепи разомкнутого треугольника, подаваемой на реле сигнализации или защиты (рис. 2,6).

Рис. 3. Векторные диаграммы напряжений первичной и вторичной дополнительной обмоток при однофазном замыкании на землю: а — в сети с заземленной нейтралью, б — в сети с изолированной нейтралью.

Наибольшее значение напряжение 3U0 имеет при однофазном замыкании на землю. При этом следует иметь в виду, что максимальная величина напряжения 3U0 в сети с изолированной нейтралью значительно, больше, чем в сети с заземленной нейтралью.

Распространенные схемы включения измерительных трансформаторов напряжения

Простейшая схема с использованием одного , показанная на рис. 1,а, применяется в пусковых шкафах двигателей и на переключательных пунктах 6 — 10 кВ для включения вольтметра и реле напряжения устройства АВР.

На рис.4 приведены схемы включения однофазных трансформаторов напряжения с одной обмоткой для питания трехфазных вторичных цепей. Группа из трех соединенных по схеме звезда — звезда однофазных трансформаторов, показанная на рис. 4,а, применяется для питания измерительных приборов, счетчиков и вольтметров контроля изоляции в электроустановках 0,5 — 10 кВ с изолированной нейтралью и неразветвленной сетью, где не требуется сигнализация возникновения однофазных замыканий на землю.

Для обнаружения «земли» по этим вольтметрам они должны показывать величины первичных напряжений между фазами и землей (см. векторную диаграмму на рис. 3,6). Для этого нуль обмоток ВН заземляется и вольтметры включаются на вторичные фазные напряжения.

Так как при однофазных замыканиях на землю трансформаторы напряжения могут длительно находиться под линейным напряжением, их номинальное напряжение должно соответствовать первичному междуфазному напряжению. Вследствие этого в нормальном режиме при работе под фазным напряжением мощность каждого трансформатора, а следовательно, и всей группы понижается в √ 3 раз. Поскольку в схеме заземлен нуль вторичных обмоток, предохранители во вторичной цепи установлены во всех трех фазах.

Рис. 4. Схемы включения однофазных измерительных трансформаторов напряжения с одной вторичной обмоткой: а — схема звезда — звезда для электроустановок 0,5 — 10 кВ с изолированной нейтралью, б — схема открытого треугольника для электроустановок 0,38 — 10 кВ, в — то же для электроустановок 6 — 35 кВ, г — включение трансформаторов напряжения 6 -18 кВ по схеме треугольник — звезда для питания устройств АРВ синхронных машин.

На рис. 4,6 и в трансформаторы напряжения, предназначенные для питания измерительных приборов, счетчиков и реле, включаемых на междуфазные напряжения, включены по схеме открытого треугольника. Эта схема обеспечивает симметричные междуфазные напряжения Uab , Ubc, Uc a при работе трансформаторов напряжения в любом классе точности.

Особенность схемы открытого треугольника это недоиспользование мощности трансформаторов, так как мощность такой группы из двух трансформаторов меньше мощности группы из трех соединенных в полный треугольник трансформаторов не в 1,5 раза, а в √ 3 раз.

Схема рис.4,б применяется для питания неразветвленных цепей напряжения электроустановок 0,38 -10 кВ, что позволяет устанавливать заземление вторичных цепей непосредственно у трансформатора напряжения.

Во вторичных цепях схемы, показанной на рис. 4,в, вместо предохранителей установлен двухполюсный автомат, при срабатывании которого блок-контакт замыкает цепь сигнала «обрыв напряжения». Заземление вторичных обмоток выполнено на щите в фазе B, которая дополнительно заземлена непосредственно у трансформатора напряжения через пробивной предохранитель. Рубильник обеспечивает отключение вторичных цепей от трансформатора напряжения с видимым разрывом. Эта схема применяется в электроустановках 6 — 35 кв при питании разветвленных вторичных цепей от двух и более трансформаторов напряжения.

На рис. 4,г трансформаторы напряжения включены по схеме треугольник — звезда, обеспечивающей вторичное линейное напряжение U = 173 В, что необходимо для питания устройств автоматического регулирования возбуждения (АРВ) синхронных генераторов и компенсаторов. С целью повышения надежности работы АРВ предохранители во вторичных цепях не устанавливаются, что допускается для неразветвленных цепей напряжения.

Схемы соединений трансформаторов тока: схем, звезда, треугольник, параллель

Назначение трансформаторов тока

Счётчики для однофазных и трёхфазных сетей рассчитаны на номинальные токи до 100 А. Использование приборов с большими токами затруднено по причине необходимости использования проводов слишком большого сечения. Таким образом, для измерения характеристик в линиях с большими токами необходимо использовать специальные устройства, понижающие ток до приемлемого значения. Для этой цели используются трансформаторы тока (ТТ).

Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в линейный провод, по которому проходит высокий ток, а ко вторичной обмотке подключается измерительный прибор. Для удобства выводы маркируются обозначениями. Для начала и, соответственно, конца первичной обмотки применяются обозначения Л1 и Л2. Для вторичной обмотки — И1 и И2. При подключении необходимо строго соблюдать полярность первичной и вторичной обмоток ТТ.

Чаще всего величина вторичного тока равна 5 А, иногда применяются ТТ со вторичным током 1 А. Для измерения же напряжения в высоковольтных сетях используется подключение через трансформатор напряжения, который понижает напряжение до 100 или 57.7 вольт.

Орлов Анатолий Владимирович

Начальник службы РЗиА Новгородских электрических сетей

Задать вопрос

Измерительные трансформаторы вносят свою погрешность в измерения. Здесь важно соблюдать правильную схему подключения с соблюдением обозначений. Например, если изменить местами выводы вторичных цепей И1 и И2, то за этим последует существенный недоучёт электроэнергии.

Трансформаторы тока подключаются в трёхфазных цепях по схеме неполной звезды (сети с изолированной нейтралью). При наличии нулевого провода подключение осуществляется с помощью полной звезды. В дифференциальных защитах силовых трансформаторов ТТ подключаются по схеме «Треугольник».

Это позволяет скомпенсировать сдвиг фаз вторичных токов, что уменьшит ток небаланса. В трёхфазных сетях без нулевого провода обычно трансформаторы тока подключаются только на две ведущие линии, поскольку измерив ток в двух фазах, можно легко рассчитать величину тока в третьей фазе.

Если сеть имеет глухозаземлённую нейтраль (как правило, сети 110 кВ и выше), то обязательно подключение ТТ ко всем трём фазам. Соединение обмоток реле и трансформаторов тока в полную звезду. Эта схема соединения трансформаторов представлена в виде векторных диаграмм, которые иллюстрируют работу трансформатора на рис. 2.4.1 и на схемах 2.4.2, 2.4.3, 2.4.4.

Если трансформатор работает в нормальном режиме, или если он симметричный, то будет проходить ток небаланса или небольшой ток, который появляется из–за разных погрешностей трансформаторов тока.

Представленная выше схема применяется против всех видов КЗ (междуфазных и однофазных) во время включения защиты.
Трехфазное КЗ
Двухфазное КЗ

Однофазное КЗ
Отношение Iр/Iф (ток в реле)/ (ток в фазе) называется коэффициентом схемы, его можно определить для всех схем соединения. Для данной схемы коэффициент схемы kсх будет равен 1.

На рис. 2.4.5 предоставлена схема соединения обмоток реле и трансформаторов тока в неполную звезду, а на рис. 2.4.6, 2.4.7. ее векторные диаграммы, которые иллюстрируют работу этой схемы.

Трехфазное КЗ — когда токи могут идти в обратном проводе по обоим реле.
Двухфазное КЗ — когда токи, могут протекать в одном или в двух реле в соответствии с повреждением тех или иных фаз.

КЗ фазы В одной фазы может происходить тогда, когда токи не появляются в этой схеме защиты.

Схему неполной звезды можно применять только в сетях с нулевыми изолированными точками при kсх=1 с целью защиты от КЗ междуфазных, и может реагировать только на некоторые случаи КЗ однофазного.

На рис. 2.4.8. можно изучить схему соединения в звезду и треугольник обмоток реле и трансформаторов соответственно.

Во время симметричных нагрузок в реле и в период возникновения трехфазного КЗ может проходить линейный ток, сдвинутый на 30* по фазе относительно тока фазы и в разы больше его.

Особенности схемы этого соединения:

  1.  при разных всевозможных видах КЗ проходят токи в реле, при этом защита которая построена по такой схеме, будет реагировать на все виды КЗ;
  2. ток в реле относится к фазному току в зависимости от вида КЗ;
  3. ток нулевой последовательности, который не имеет путь через обмотки реле для замыкания, не может выйти за границы треугольника трансформаторов тока.

Выше приведенная схема применяется чаще всего для дистанционной или во время дифференциальной защиты трансформаторов.

Схема восьмерки или включение реле на разность токов двух фаз.

На рис. 2.4.9 представлена сама схема соединения, а на рис. 2.4.10, 2.4.11.векторные диаграммы, которые иллюстрируют работу этой схемы.

Соединение трансформаторов тока и обмоток реле в неполную звезду

Симметричная нагрузка при трехфазном КЗ.

Двухфазное КЗ Двухфазно КЗ АВ или ВС
При разных видах КЗ, ток в реле и его чувствительность будут разными. Ток в реле будет равен нулю во время однофазного КЗ фазы В. Эту схему можно применять, тогда, когда не требуется действий трансформатора для защиты от разных междуфазных КЗ с соединением обмоток Y/* – 11 группа, и когда эта защита обеспечивает необходимую чувствительность.

Соединение трансформаторов тока в фильтр токов нулевой последовательности

На рис. 2.4.12. можно изучить схему соединения трансформаторов тока в фильтр токов нулевой последовательности. Только во время однофазных или двуфазных КЗ на землю появляется ток в реле. Эту схему можно применять во время защиты от КЗ на землю. КЗ IN=0 при двухфазных и трехфазных нагрузках. Но часто ток небаланса Iнб появляется из–за погрешности трансформаторов тока в реле.

Последовательное соединение трансформаторов тока


На рис. 2.4.13. представлена схема последовательного соединения трансформаторов тока. Подключенная к трансформаторам тока, нагрузка, распределяется поровну. Напряжение, которое приходится на любой трансформатор тока и на вторичный ток остается неизменным.

Орлов Анатолий Владимирович

Начальник службы РЗиА Новгородских электрических сетей

Задать вопрос

Во время использования трансформаторов тока малой мощности применяется эта схема.

Параллельное соединение трансформаторов тока


На рис. 2.4.14. представлена схема параллельного соединения трансформаторов тока. Эту схему можно использовать с целью получения разных нестандартных коэффициентов трансформации. Схемы подключения счетчиков электроэнегии, как однофазных, так и 3-х фазных Вы можете найти тут.

Включение — измерительный трансформатор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Включение — измерительный трансформатор

Cтраница 1

Включение измерительных трансформаторов показано на фиг. Вторичные обмотки измерительных трансформаторов заземляются в целях безопасности обслуживающего персонала при пробое изоляции обмоток.  [1]

Включение измерительных трансформаторов с приборами, направление отклонения подвижных частей которых зависит от направления токов в их цепях ( ваттметры, счетчики, фазометры и др.), необходимо производить так, чтобы токи в цепях приборов имели такое же направление, как и при включении приборов без трансформаторов.  [2]

Схемы включения измерительных трансформаторов и режимы их работы, обусловленные требованиями уменьшения погрешностей, у трансформаторов напряжения и трансформаторов тока различны.  [3]

При включении измерительных трансформаторов необходимо учитывать некоторые дополнительные требования. Предохранители или защитные сопротивления на стороне высокого напряжения служат защитой от коротких замыканий в первичной обмотке или перекрытия изоляторов электрической дугой.  [4]

При включении измерительных трансформаторов необходимо принимать во внимание их полярность. Генераторные зажимы трансформаторов и ваттметров, вар-метров ил: и фазометров должны быть согласованы между собой, в противном случае возможно появление более или менее значительных неточностей. Это правило не относится к амперметрам и вольтметрам. Для облегчения правильности включения — измерительных трансформаторов их зажимы снабжаются маркировкой. Если зажим Л присоединен к генераторной стороне провода или шины, то генераторный зажим, токовой цепи прибора должен быть присоединен к зажиму И. При таком включении обеспечивается правильное направление тока вторичной обмотки трансформатора тока через токовую цепь, прибора.  [5]

При включении измерительных трансформаторов обращают внимание на их полярность. Зажимы трансформаторов и ваттметров, варметров и фазометров должны быть согласованы друг с другом во избежание неточностей измерения.  [7]

При включении измерительных трансформаторов принимают во внимание их полярность. Зажимы трансформаторов и ваттметров, варметров и фазометров должны быть согласованы друг с другом во избежание более или менее значительных неточностей.  [9]

При включении измерительных трансформаторов необходимо принимать во внимание их полярность. Зажимы трансформаторов и ваттметров, варметров и фазометров должны быть согласованы друг с другом во избежание более или менее значительных неточностей.  [11]

При включении измерительных трансформаторов должна быть принята во внимание их полярность; генераторные концы трансформаторов и измерительных приборов должны быть согласованы между собой во избежание неправильных показаний приборов. Это правило особенно важно в цепях трехфазного тока, где очень часто отрицательные показания измерительных приборов не дают еще оснований утверждать, что включение произведено неправильно.  [13]

На рисунке 51 показаны схемы включения измерительных трансформаторов тока и напряжения в цепи однофазного ( а) и трехфазного ( б) тока в условных графических обозначениях. Трансформаторы напряжения всегда подключают к цепи через предохранители. Вторичные обмотки в трансформаторах тока и напряжения заземляют.  [15]

Страницы:      1    2

11. Трансформаторы напряжения. Назначение и классификация. Принцип действия.

Трансформаторы напряжения предназначены для измерения напряжения, питания цепей автоматики, сигнализации и релейной защиты линий электропередач от замыкания на землю.

Классификация трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения различаются:

По числу фаз – однофазные и трёхфазные; По числу обмоток – двухобмоточные и трёхобмоточные;

По классу точности, т.е. по допускаемым значениям погрешностей – согласно таблице 2.3;

По способу охлаждения:

трансформаторы с масляным охлаждением (масляные); трансформаторы с естественным

воздушным охлаждением (сухие и с литой изоляцией).

По роду установки:

для внутренней установки; для наружной установки.

Трансформатор напряжения (ТН) по принципу действия и конструктивному выполнению аналогичен обычному силовому трансформатору и состоит из стального сердечника (магнитопровода), собранного из тонких пластин трансформаторной стали, и двух обмоток – первичной и вторичной, изолированных друг от друга и от сердечника.

Устройство и принцип действия трансформатора напряжения

Устройство и схема включения трансформатора напряжения изображены на рисунке 2.14.

Первичная обмотка W1, имеющая очень большое число витков, включается непосредственно в сеть высокого напряжения, а к вторичной обмотке W2, имеющей меньшее число витков, подключаются параллельно измерительные приборы и реле:

Рисунок 2.14 – Устройство и схема включения ТН.

Под воздействием напряжения сети по первичной обмотке проходит ток, создающий в сердечнике поток Ф, который, пересекая витки вторичной обмотки, индуктирует в ней э.д.с. Е, равную при разомкнутой вторичной обмотке (холостой ход трансформатора) напряжению на её зажимах U2хх.

Напряжение U2хх, меньше первичного напряжения U1 во столько раз, во сколько раз число витков вторичной обмотки W2 меньше числа витков первичной обмотки W1:;

Отношения чисел витков обмоток называется коэффициентом трансформации и обозначается nн:

; Следовательно, можно записать:

Если ко вторичной обмотке подключена нагрузка в виде приборов и реле, то напряжение на её зажимах

U2 будет меньше э.д.с. на величину падения напряжения в сопротивлении вторичной обмотки. Однако

это падение напряжения невелико и им можно пренебречь, тогда: U1 = U2nн и ;

В паспортах на трансформаторы напряжения их коэффициенты трансформации указываются дробью, в

числителе которой – номинальное первичное напряжение, а в знаменателе – номинальное вторичное

напряжение. Для правильного соединения обмоток ТН между собой и правильного подключения к ним реле направления мощности, ваттметров и счётчиков выводы обмоток маркируются определенным образом: начало первичной обмотки – А, конец – Х; начало основной вторичной обмотки – a, конец – х;

начало дополнительной обмотки aд, конец – xд.

12. Схемы соединения трансформаторов напряжения.

Однофазные трансформаторы напряжения в зависимости от назначения соединяются между собой в различные схемы.

На рисунке 2.16 приведены основные схемы соединения однофазных ТН.

Рисунок 2.16 – Схемы соединения обмоток однофазных трансформаторов напряжения с одной вторичной обмоткой.

На рисунке а) представлена схема включения одного ТН на междуфазное напряжение АС.

Эта схема применяется, когда для защиты или измерений нужно только одно междуфазное напряжение.

На рисунке б) приведена схема соединения 2-х ТН в открытый треугольник (или неполную звезду). Эта схема применяется, когда для защиты или измерений нужно иметь два или три междуфазных напряжения.

На рисунке в) приведена схема соединения трёх однофазных ТН в звезду. Эта схема получила широкое распространение и применяется когда для защиты и измерений нужны фазные напряжения или же одновременно фазные и междуфазные напряжения.

Соединение 3-х однофазных ТН по схеме треугольник – звезда представлена на рисунке г). Эта схема обеспечивает напряжение на вторичной стороне, равное

На рисунке д) представлена схема соединения обмоток 3‑х однофазных ТН в фильтр напряжения нулевой последовательности. В этой схеме первичные обмотки ТН соединяются в звезду с заземлённой нейтралью, а вторичные обмотки соединяются последовательно, образуя разомкнутый (не замкнутый) треугольник. Напряжение на зажимах разомкнутого треугольника равно геометрической сумме напряжений нулевой последовательности вторичных обмоток:

;

Так как сумма 3‑х фазных напряжений равна утроенному напряжению нулевой последовательности, то

;

Следовательно, на зажимах схемы разомкнутого треугольника получается напряжение, пропорциональное напряжению нулевой последовательности.

В нормальных режимах и при к.з. без земли Up=0, т.к. векторы напряжений не содержат нулевой последовательности.

При к.з. на землю в сетях с заземлённой нейтралью и при замыканиях на землю в сетях с изолированной нейтралью геометрическая сумма фазных напряжений не равна нулю за счёт появления напряжения нулевой последовательности. На зажимах разомкнутого треугольника появится напряжение нулевой последовательности 3U0.

Таким образом, рассмотренная схема является фильтром напряжений нулевой последовательности.

Следует отметить, что обязательным условием работы рассмотренной схемы д) в качестве фильтра U0 является заземление нейтрали первичных обмоток ТН, так как при отсутствии заземления первичным обмоткам ТН будут подводиться не фазные напряжения относительно земли, а фазные напряжения относительно изолированной нейтрали, сумма напряжения которых не содержит U0. Их сумма всегда равна нулю и при замыканиях на землю напряжение на выходе схемы будет отсутствовать.

На рисунке 2.17 представлена схема соединения трансформатора напряжения, имеющего две вторичные обмотки. Здесь первичная и основная вторичная обмотки соединены в звезду, а дополнительная вторичная обмотка соединена в схему разомкнутого треугольника (на сумму фазных напряжений – для получения напряжения нулевой последовательности, необходимого для включения реле напряжения и реле направления мощности защиты от однофазных к.з. в сетях с заземлённой нейтралью, а также для устройств контроля изоляции действующих на сигнал в сетях с изолированной нейтралью).

Рисунок 2.17 – Схема соединений обмоток ТН с двумя вторичными обмотками.

Как известно, сумма 3-х фазных напряжений в нормальном режиме, а также при 2-х и 3-х фазных к.з. равна нулю. Поэтому в этих условиях напряжение на выводах разомкнутого треугольника будет равно нулю.

Обычно на выводах разомкнутого треугольника в нормальном режиме (при отсутствии замыкания на землю) имеется небольшое напряжение величиной 0,5-2 В, которое называется напряжением небаланса.

При однофазном.к.з. в сети с заземлённой нейтралью фазное напряжение повреждённой фазы становится равным нулю, а геометрическая сумма фазных напряжений 2-х неповрежденных фаз оказывается равной фазному напряжению.

При однофазных замыканиях на землю в сети с изолированной нейтралью напряжения неповреждённых фаз становятся равными междуфазному напряжению, а их геометрическая сумма оказывается равной утроенному фазному напряжению. В этом случае, чтобы на реле напряжение не превосходило номинального значения, равного 100 В, у ТН, предназначенных для работы в сетях с изолированными нейтралями, вторичные дополнительные обмотки, соединяемые в схему разомкнутого треугольника, имеют повышенный в 3 раза коэффициент трансформации (например, . Следует иметь в виду, чтопри включении первичных обмоток ТН на фазные напряжения они должны соединяться в звезду, нулевая точка которой обязательно должна соединяться с землёй. Заземление первичных обмоток необходимо для того, чтобы при однофазном.к.з или замыканиях на землю в сети, где установлен ТН, приборы и реле, включенные на его вторичную обмотку, правильно измеряли напряжения фаз относительно земли.

Заземление вторичных обмоток также обязательно независимо от их схемы соединения т.к. это заземление является защитнымобеспечивает безопасность персонала при попадании высокого напряжения во вторичные цепи. Обычно заземляется один из фазных проводов (как правило, фаза В) или нулевая точка звезды.

Первичные обмотки ТН до 35 кВ подключаются к сети через высоковольтные предохранители для быстрого отключения от сети повреждённого ТН.

Для защиты обмоток ТН при повреждениях во вторичных цепях устанавливаются автоматические выключатели (или предохранители) низкого напряжения.

Вторичные цепи ТН должны выполняться с высокой степенью надёжности, исключающей обрывы и потерю контактов для исключения исчезновения напряжения на защитах, так как исчезновение напряжения будет восприниматься защитами как понижение напряжения при к.з. в защищаемой сети и может привести к их неправильному действию. Исчезновение напряжения от ТН вследствие неисправностей или перегорания предохранителей также будет восприниматься защитами как потеря напряжения и также может привести к их неправильному действию. Поэтому защиты, реагирующие на понижение напряжения, выполняются так, что отличают к.з. от неисправности во вторичных цепях, либо снабжаются специальными устройствами – блокировками при неисправностях в цепях напряжения.

Измерительные трансформаторы напряжения. Устройство и работа

Измерительные трансформаторы напряжения предназначены для возможности измерения высокого напряжения электроустановок переменного тока путем снижения этого напряжения для подачи на защитные реле, приборы измерения и системы автоматики.

При отсутствии измерительных трансформаторов понадобилось бы применять приборы и реле с большими габаритными размерами, так как необходима надежная изоляция от высокого напряжения, которая увеличивает размеры устройств. Изготовить такое оборудование практически невозможно, так как напряжения линий могут достигать величины 110 киловольт.

Измерительные трансформаторы для замера напряжения дают возможность применять стандартные обычные приборы для измерений электрических параметров, при этом увеличивая их диапазон измерения. Защитные реле, подключаемые через эти трансформаторы, могут применяться обычного исполнения.

Гальваническая развязка, которую обеспечивают трансформаторы путем отделения измерительной цепи от высокого напряжения, позволяет создать необходимый уровень безопасности обслуживающего персонала.

Такие трансформаторы нашли свою популярность в устройствах высокого напряжения. От их качественного функционирования зависит степень точности учета расхода электрической энергии и электрических измерений, а также автоматических аварийных систем и защитных реле.

Устройство и работа

Измерительные трансформаторы устроены аналогично понижающим силовым трансформаторам, и состоят из металлического сердечника, выполненного из электротехнической листовой стали, первичной и вторичной обмоток. Трансформаторы могут оснащаться несколькими вторичными обмотками, в зависимости от конструкции и предъявляемых требований к трансформатору.

К первичной обмотке подключается высокое напряжение, а с вторичной обмотки снимается напряжение измерительными устройствами. Коэффициент трансформации такого устройства равен отношению первичного высокого напряжения к номинальному значению вторичного напряжения.

Если бы трансформатор функционировал абсолютно без потерь и с абсолютной точностью, то оба напряжения на обеих обмотках совпадали бы по фазе, и коэффициент трансформации был бы равен единице. Однако на практике коэффициент трансформации всегда меньше единицы, так как всегда имеются некоторые потери энергии при работе трансформатора.

Погрешность измерительного трансформатора зависит от:
  • Величины вторичной нагрузки.
  • Магнитной проницаемости сердечника.
  • Устройства магнитопровода.

Существуют методы снижения погрешности по напряжению путем снижения числа витков первичной обмотки, добавления различных компенсирующих обмоток.

Число витков первичной обмотки намного больше, чем вторичной. Измеряемое напряжение подается на первичную обмотку, к вторичной обмотке подключают различные измерительные приборы: вольтметры, ваттметры, фазометры и т.д.

Трансформаторы напряжения эксплуатируются в режимах, подобных холостому ходу. Это объясняется тем, что подключенный к вторичной обмотке прибор, например, вольтметр, обладает большим сопротивлением, и ток, протекающий по этой обмотке, очень незначителен.

Особенности подключения

Трансформаторы могут устанавливаться как на шинах подстанции, так и на каждом отдельном объекте. Перед электрическим монтажом необходимо осмотреть трансформатор на предмет необходимого уровня масла для масляных моделей, исправности армированных швов, целостности изоляции.

При проведении монтажа обе обмотки трансформатора должны быть завернуты в изоляцию, так как случайное касание выводов вторичной обмотки с проводами, находящимися под напряжением, может привести к возникновению на первичной обмотке опасного для жизни напряжения.

Для безопасности вторичную обмотку перед подключением заземляют. Это предотвращает возможность попадания высокого напряжения в цепи низкого напряжения при возможном пробивании изоляции.

Необходимо учитывать, что если к вторичной цепи подключить слишком много измерительных и других приборов, то величина тока вторичной цепи значительно увеличится, так же как и погрешность измерения. Вследствие этого необходимо следить, чтобы общая мощность присоединенных приборов не превзошла наибольший допустимый предел мощности, определенный инструкцией или паспортом трансформатора.

При превышении общей мощности допустимой величины целесообразно подключить дополнительный трансформатор, и переключить на него несколько приборов от первого трансформатора.

Трансформаторы должны иметь защиту от короткого замыкания, в противном случае при коротком замыкании обмотки перегреются, и изоляция будет повреждена. Для этого в цепях всех незаземленных проводников подключают электрические автоматы, а также рубильники (для образования видимого разрыва цепи при ее отключении). Первичную обмотку трансформатора чаще всего защищают путем установки предохранителей.

Разновидности

Измерительные трансформаторы классифицируются по нескольким признакам и параметрам. Рассмотрим основные из таких признаков и параметров.

По числу фаз:
  • Однофазные.
  • Трехфазные.
По количеству обмоток:
  • Трехобмоточные.
  • Двухобмоточные.
По методу охлаждения:
  • С воздушным охлаждением (сухие).
  • С масляным охлаждением.
По месту монтажа:
  • Внутренние (для монтажа внутри помещений).
  • Внешние (для установки снаружи помещений).
  • Для распределительных устройств.
По классам точности: 0,2; 0,5; 1; 3.
Измерительные трансформаторы с несколькими обмотками

К таким трансформаторам есть возможность подключения сигнализирующих устройств, которые подают сигнал о замыкании цепи с изолированной нейтралью, а также защитных устройств, защищающих от замыканий в цепи с заземленной нейтралью.

На рисунке «а» изображена схема с 2-мя вторичными обмотками. На рисунке «б» показана схема 3-х трехфазных трансформаторов. В них первичные и основные вторичные обмотки соединены по схеме звезды, а нейтральный проводник соединен с землей. На приборы измерения могут подключаться три фазы и ноль от основных вторичных обмоток. Вспомогательные вторичные обмотки соединены «треугольником». От этих обмоток поступает сумма напряжений фаз на дополнительные устройства: сигнальные, защитные и другие.

Основные схемы подключения

Наиболее простая схема с применением однофазного трансформатора изображена на рисунке 4 «а». Она используется в панелях запуска электродвигателей, на пунктах переключения напряжением до 10 киловольт, для подключения реле напряжения и вольтметра.

Схема по рисунку 4 «б» используется для неразветвленных цепей в электроустановках от 0,4 до 10 киловольт. Это дает возможность установить заземление вторичных цепей возле трансформаторов.

Во вторичной цепи, изображенной на рисунке 4 «в», подключен двухполюсный автомат вместо предохранителей. При срабатывании автомата его контакт замкнет сигнальную цепь «обрыв цепи». Вторичные обмотки заземлены в фазе В на щите. Рубильником можно выключить вторичную цепь, и обеспечить при этом видимый разрыв. Такая схема используется в электроустановках от 6 до 35 киловольт при разветвленных вторичных цепях.

На рисунке 4 «г» измерительные трансформаторы подключены схемой «треугольник-звезда». Это позволяет создать вторичное напряжение, необходимое для приборов автоматической регулировки возбуждения компенсаторов. Для надежности функционирования этих приборов предохранители во вторичных цепях не подключают.

Похожие темы:
Инструментальные трансформаторы

: что это такое? (и их преимущества)

Что такое приборный трансформатор?

Измерительные трансформаторы используются в системе переменного тока для измерения электрических величин, т.е. напряжения, тока, мощности, энергии, коэффициента мощности, частоты. Измерительные трансформаторы также используются с защитными реле для защиты энергосистемы.

Основной функцией измерительных трансформаторов является понижение напряжения и тока системы переменного тока.Уровень напряжения и тока энергосистемы очень высок. Очень сложно и дорого разработать измерительные приборы для измерения напряжения и тока такого высокого уровня. Как правило, измерительные приборы рассчитаны на 5 А и 110 В.

Измерение таких очень больших электрических величин можно сделать возможным, используя измерительные трансформаторы с этими измерительными приборами с малым номиналом. Поэтому эти измерительные трансформаторы очень популярны в современной энергосистеме.

Преимущества измерительных трансформаторов

  1. Большое напряжение и ток системы питания переменного тока можно измерить с помощью измерительного прибора небольшого номинала, например, 5 А, 110–120 В.
  2. С помощью измерительных трансформаторов можно стандартизировать измерительные приборы. . Что приводит к снижению стоимости средств измерений. Более того, поврежденные измерительные приборы можно легко заменить на исправные стандартизированные измерительные приборы.
  3. Измерительные трансформаторы обеспечивают электрическую изоляцию между силовой цепью высокого напряжения и измерительными приборами.Это снижает требования к электрической изоляции измерительных приборов и защитных цепей, а также обеспечивает безопасность операторов.
  4. Несколько измерительных приборов могут быть подключены через один трансформатор к системе питания.
  5. Благодаря низкому уровню напряжения и тока в измерительной и защитной цепях потребляемая мощность в измерительных и защитных цепях мала.

Типы измерительных трансформаторов

Измерительные трансформаторы бывают двух типов –

  1. Трансформатор тока (C.T.)
  2. Трансформатор напряжения (PT)

Трансформатор тока (CT)

Трансформатор тока используется для понижения тока энергосистемы до более низкого уровня, чтобы его можно было измерить амперметром малого номинала (т.е. 5A). амперметр). Типовая схема подключения трансформатора тока показана на рисунке ниже.

Начальная школа C.T. имеет очень мало оборотов. Иногда также используется основной бар. Первичка включена последовательно с силовой цепью.Поэтому иногда его также называют трансформатором серии . Вторичный имеет большой нет. оборотов. Вторичка подключается напрямую к амперметру. Так как амперметр имеет очень маленькое сопротивление. Следовательно, вторичная обмотка трансформатора тока работает почти в режиме короткого замыкания. Одна клемма вторичной обмотки заземлена, чтобы избежать большого напряжения на вторичной обмотке по отношению к земле. Что, в свою очередь, снижает вероятность пробоя изоляции, а также защищает оператора от высокого напряжения.Более того, перед отключением амперметра вторичная обмотка замыкается накоротко через переключатель «S», как показано на рисунке выше, чтобы избежать нарастания высокого напряжения на вторичной обмотке.

Трансформатор напряжения (P.T.)

Трансформатор напряжения используется для понижения напряжения энергосистемы до более низкого уровня, чтобы его можно было измерить вольтметром небольшого номинала, т. е. вольтметром на 110–120 В. Типичная схема подключения трансформатора напряжения показана на рисунке ниже.

Начальная школа П.Т. имеет большой нет. оборотов. Первичный подключается через линию (обычно между линией и землей). Следовательно, иногда его также называют параллельным трансформатором . Среднее П.Т. имеет несколько витков и подключен напрямую к вольтметру. Так как вольтметр имеет большое сопротивление. Следовательно, вторичный P.T. работает почти в разомкнутом состоянии. Один терминал вторичной обмотки П.Т. заземлен для поддержания вторичного напряжения относительно земли. Что обеспечивает безопасность операторов.

Разница между C.T. и П.Т.

Несколько отличий между C.T. и П.Т. указаны ниже –

Сл. № Трансформатор тока (ТТ) Трансформатор напряжения (ТТ)
1 Соединяется последовательно с силовой цепью. Подключен параллельно силовой цепи.
2 Вторичный подключен к амперметру. Вторичный подключен к вольтметру.
3 Вторичные работы почти в состоянии короткого замыкания. Второстепенные работы почти в разомкнутом состоянии.
4 Первичный ток зависит от тока силовой цепи. Первичный ток зависит от вторичной нагрузки.
5 Первичный ток и возбуждение изменяются в широком диапазоне при изменении тока силовой цепи Первичный ток и колебания возбуждения ограничены небольшим диапазоном.
6 Один вывод вторичной обмотки заземляется во избежание пробоя изоляции. Одна клемма вторичной обмотки может быть заземлена в целях безопасности.
7 Вторичная цепь никогда не должна быть разомкнута. Вторичная обмотка может использоваться при разомкнутой цепи.

Некоторые справочники по приборным трансформаторам

  1. Бакши, Ю.А. «Электрические измерения и контрольно-измерительные приборы». Пуна: Технические публикации, 2009 г.Английский.
  2. Купер, Хелфрик и. «Современные электронные приборы и средства измерений». Prentice-Hall of India, 1988.
  3. Golding, E.W. «Электрические измерения и измерительные приборы». Сэр Исаак Питман и сыновья, 1960.
  4. Джонс, Б.Е. «Инструментальные измерения и обратная связь». Tata McGraw-Hill, 1986.
  5. Моррис, Алан С. «Принципы измерения и приборов». 2001.
  6. Сони, А. К. «Электрические и электронные измерения и контрольно-измерительные приборы».Дели: Dhanpat Rai Co. (P) Ltd., 2010. Английский.

Измерительные трансформаторы. Определение, типы и подключение

Определение измерительных трансформаторов

Измерительные трансформаторы представляют собой устройства для преобразования тока и напряжения, которые используются для понижения напряжения и тока в линиях передачи и распределения до уровней, позволяющих безопасно работать с измерительными приборами, защитными устройствами и реле управления, изолируя их от питающих напряжений.

На приведенной выше схеме показано основное использование измерительных трансформаторов.Они используются для преобразования первичного напряжения или тока в значения, подходящие для измерительных приборов, таких как вольтметры, амперметры, ваттметры, измерители энергии, измерители коэффициента мощности, частотомеры и т. д., а также реле защиты и контрольное оборудование. Кроме того, они могут выступать в качестве изоляции между приборами и высоковольтными цепями.

В дополнение к основным преимуществам, упомянутым выше, он также имеет коммерческое преимущество. Сети производства, передачи и распределения электроэнергии имеют разный уровень напряжения.Проектирование приборов, которые могут безопасно работать при всех этих уровнях напряжения, и поддержание огромного запаса крайне непрактично. Производители разрабатывают приборы, рассчитанные на 120 В или 5 А, которые в сочетании с подходящими измерительными трансформаторами можно подключать к цепям высокого напряжения и сильного тока.

Типы измерительных трансформаторов

Измерительные трансформаторы в основном подразделяются на два типа:

  1. Трансформаторы тока (CT)
  2. Трансформаторы напряжения или трансформаторы напряжения (VT или PT)

Трансформаторы тока

Трансформаторы, которые используются для преобразования токов, известны как трансформаторы тока.Они используются для уменьшения больших токов до 1 А или 5 А, чтобы их можно было измерить с помощью амперметра или использовать в других цепях управления. Он состоит из одного или нескольких первичных витков и большого количества вторичных витков. В большинстве типов в качестве первичной обмотки трансформатора выступает сам токонесущий проводник.

Первичная обмотка трансформаторов тока подключается последовательно к линии, а вторичная обмотка подключается к устройствам измерения, управления или защиты. Трансформаторы тока служат двум целям: 1) облегчение измерения больших токов и 2) изоляция счетчиков, приборов и реле защиты от высокого напряжения.

В зависимости от типа конструкции трансформаторы тока подразделяются на три типа:

  • Оконный ТТ или тороидальный ТТ : полый сердечник, через который проходит токонесущий проводник или кабель.
  • Bar CT : содержат медную или алюминиевую шину, окруженную вторичной обмоткой, намотанной на ферромагнитный сердечник.
  • Обмотка CT : Имеют отдельные первичную и вторичную обмотки.

Подробнее: Трансформатор тока – работа, типы и подключение

Вторичная цепь подключенного трансформатора тока никогда не должна размыкаться, пока трансформатор возбуждается первичным током, потому что из-за более высокого коэффициента трансформации во вторичной обмотке индуцируются высокие напряжения, которые могут быть опасны для изоляции и персонала, а также потому, что точность трансформатора могут быть неблагоприятно затронуты.

Трансформатор напряжения или трансформаторы напряжения

Измерительные трансформаторы, которые используются для преобразования напряжения, известны как трансформаторы напряжения или напряжения. Они используются для снижения высоких напряжений до 120 В или других более низких уровней, чтобы их можно было измерить с помощью вольтметра или использовать в других цепях управления. Он состоит из магнитного сердечника, на который намотано большое количество первичных витков и меньшее количество вторичных витков. Они разработаны для оптимальной работы с высокоимпедансными вторичными нагрузками.

Первичная обмотка трансформатора напряжения подключается параллельно нагрузке, напряжение которой должно измеряться или контролироваться. Вторичная обмотка подключена к измерительным приборам и устройствам контроля. Трансформатор напряжения бывает трех типов:

Тип электромагнитной индукции: Принцип аналогичен двухобмоточному трансформатору.

Тип с емкостной связью: Трансформатор напряжения с емкостной связью представляет собой комбинацию емкостного делителя напряжения и PT электромагнитного типа.

Тип оптики: Оптический преобразователь напряжения работает по принципу эффекта Керра, согласно которому свет, отраженный от намагниченной поверхности, может изменять как поляризацию, так и интенсивность отражения.

Сравнение трансформаторов тока и трансформаторов напряжения

Свойство Трансформатор тока Трансформатор напряжения/
Трансформатор напряжения
Понижает высокое напряжение до низкого измеримого значения.
Обмотки Первичная обмотка: Обычно одновитковая.
Вторичный: большое количество витков.
Первичный: большое количество витков.
Вторичный: Меньше витков.
Толщина обмотки Первичная: Толстый проводник, способный проводить большие токи.
Вторичный: тонкий проводник, рассчитанный на ток от 5 до 20 А.
Первичный: тонкий проводник.
Вторичный: Толстый проводник.
Первичная обмотка
Соединение
Первичная обмотка соединена последовательно с токоведущим проводником Первичная обмотка трансформатора напряжения соединена параллельно проводнику и земле.
Вторичный номинальный ток Вторичный номинальный ток может быть 1A или 5A Вторичный номинальный ток может быть 100/√3 – 120/√3 или 100/3 – 120/3 В Символы
Типы 1.Оконный ТТ или тороидальный ТТ
2. Барный ТТ
3. Обмоточный ТТ
1. Тип 0 с электромагнитной индукцией
2. Тип с емкостной связью
3. Оптический тип
Безопасность
Рассмотрение
трансформатор тока никогда не должен быть разомкнут.
Клеммы вторичной обмотки трансформатора напряжения никогда не должны замыкаться накоротко.

Нагрузка и точность измерительных трансформаторов

Номинальная нагрузка : Величина нагрузки, которая может быть возложена на вторичную обмотку измерительных трансформаторов, не вызывая при этом погрешности, превышающей погрешность, определяемую классом точности.

Класс точности: Класс точности описывает, насколько точным будет преобразование измерительных трансформаторов, когда нагрузка находится в допустимых пределах.

Полярность: Установка полярности выполняется на трансформаторе, чтобы показать относительные мгновенные направления тока на первичных и вторичных клеммах. Это указывает направление вторичного тока, когда первичный ток течет на отмеченную первичную клемму.

Преимущества измерительных трансформаторов

  1. Изолируют измерительные приборы и цепи управления от цепей высокого напряжения.
  2. Производители разрабатывают приборы, рассчитанные на напряжение от 100 до 120 В или 1 А и 5 А, которые в сочетании с подходящими измерительными трансформаторами можно подключать к цепям высокого напряжения и сильного тока.
  3. Приборные трансформаторы обеспечивают безопасную работу приборов и обслуживающего персонала.
  4. Несколько приборов могут быть подключены к одному измерительному трансформатору при условии, что общая нагрузка не будет превышать номинальную нагрузку трансформатора.

Подробнее: Разница между трансформаторами тока и трансформаторами напряжения

Измерительный трансформатор напряжения (VT) — Введение

Трансформатор напряжения (VT) — Введение и назначение (рис. thomasnet.com)

Измерительные трансформаторы

Измерительные трансформаторы в основном используются для обеспечения изоляции между главной первичной цепью и вторичными контрольно-измерительными устройствами. Эта изоляция достигается за счет магнитной связи двух цепей. Помимо изоляции, уровни по величине снижаются до более безопасных уровней.

Измерительные трансформаторы делятся на две категории: трансформаторы напряжения (ТН) и трансформаторы тока (ТТ). Первичная обмотка ТН включена параллельно с контролируемой цепью, а первичная обмотка ТТ включена последовательно.

Вторичные обмотки пропорционально преобразуют первичные уровни в типичные значения 120 В и 5 А. К вторичным цепям часто подключаются контрольные устройства, такие как ваттметры, измерители коэффициента мощности, вольтметры, амперметры и реле.


Трансформатор напряжения (ТН)

Трансформатор напряжения (ТН) подключается параллельно контролируемой цепи. Он работает по тем же принципам, что и силовые трансформаторы , существенными отличиями которых являются мощность, размер, уровни рабочего потока и компенсация.ТН обычно не используются для подачи необработанной энергии; однако они имеют ограниченную номинальную мощность.

Часто их можно использовать для подачи временного напряжения 120 В в целях технического обслуживания, когда напряжение питания обычно недоступно. В отсеках распределительных устройств они могут использоваться для привода двигателей, которые размыкают и включают автоматические выключатели.

В регуляторах напряжения они могут питать приводной двигатель устройства РПН. Диапазоны мощностей составляют от 500 ВА и менее для низковольтных ТН, 1–3 кВА для средневольтных ТН и 3–5 кВА для высоковольтных ТН.Поскольку они имеют такую ​​низкую номинальную мощность, их физический размер намного меньше. Рабочие характеристики ТН основаны на стандартных нагрузках и коэффициентах мощности, которые не всегда совпадают с фактической подключенной нагрузкой.

Можно графически предсказать ожидаемую производительность, если задано не менее двух контрольных точек. Производители обычно предоставляют эти данные для каждого произведенного VT. Из этого можно построить то, что часто называют круговой диаграммой VT или веерной кривой, показанной на Рис. 1 .

Зная координаты ошибки отношения и ошибки фазы, а также значения стандартных нагрузок, можно построить график в масштабе с точки зрения ВА и коэффициента мощности. Другие линии коэффициента мощности могут быть вставлены для точного определения фактических условий цепи.

Рисунок 1. Круговая диаграмма трансформатора напряжения (кривые вентилятора)

Производительность также можно рассчитать с использованием той же векторной концепции с помощью следующих соотношений при условии, что значение неизвестной нагрузки меньше известной нагрузки.

Должны быть известны две координаты: при нуле и при другом значении нормативной нагрузки.

ССЫЛКА: Измерительные трансформаторы – Рэнди Малликин

Измерительные трансформаторы – Руководство электрика по однофазным трансформаторам

Измерение и контроль цепей, в которых присутствуют очень высокие токи или напряжения, невозможно выполнить с помощью стандартных мультиметров. Давление на счетчики будет слишком большим и может повредить как счетчик, так и человека, работающего с ним. Мы используем измерительные трансформаторы для понижения значений до более безопасных для измерения.Измерительные трансформаторы предназначены для понижения больших напряжений и токов в фиксированной, известной пропорции.

Два наиболее распространенных типа измерительных трансформаторов:

Полярность измерительных трансформаторов обычно обозначается точками, показывающими одинаковую полярность.

Трансформаторы тока

Трансформатор тока (ТТ) обычно имеет фиксированный коэффициент. Например, CT имеет соотношение 50:5. Это по-прежнему трансформатор 10:1, но коэффициент дается где-то до 5.

Опасно открывать вторичную обмотку трансформатора тока. Поскольку на вторичной обмотке ТТ нет нагрузки, ток во вторичной обмотке определяется током в первичной. При разомкнутой вторичной обмотке нет CEMF, удерживающего поток первичного сердечника, и поэтому вторичная обмотка должна быть закорочена, чтобы предотвратить опасность очень больших напряжений.

Ядро очень быстро доводится до насыщения.

Поскольку максимальное количество линий потока схлопывается 120 раз в секунду, на вторичных клеммах индуцируется очень высокое напряжение.Это может быть ОЧЕНЬ опасно. Никогда не работайте с трансформатором тока, у которого вторичная обмотка разомкнута, так как может присутствовать очень высокое напряжение.

Трансформаторы напряжения

Трансформатор напряжения (PT) обычно рассчитан на вторичное напряжение 120 В в целях стандартизации. Как и у CT, у PT будет указано отношение к 120 вольтам. Например, он может иметь соотношение 12кВ:120. Это будет означать, что математическое соотношение равно 100:1.

PT действует так же, как понижающий трансформатор.

Коэффициент множителя

Показания ваттметра, подключенного к вторичным цепям PT и CT, необходимо умножить на коэффициент обоих трансформаторов.

Например: 50:1 x 20:1 = 1000

Это известно как его множитель.

Рисунок 23. Цепь измерительного трансформатора
  • Если вольтметр показывает 117 вольт, каково первичное напряжение? (6000:120 = 50:1. 115 x 50 = 5750 В)
  • Если амперметр показывает 4,6 А, каков первичный ток? (50:5 = 10:1  4.6 А x 10 = 46 А)
  • Какой множитель у ваттметра? (50:1 х 10:1 = 500:1)
  • Какова реальная мощность, подаваемая на нагрузку? (46 А x 5750 В = 264 500 Вт)
  • Какое показание ваттметра? (264 500/500 = 529 Вт)

Видео предупреждение!

В этом видеоролике будут рассмотрены концепции измерительных трансформаторов и способы выполнения необходимых расчетов.

Видео

«Инструментальные трансформаторы» от The Electric Academy находится под лицензией Creative Commons Attribution.

Измерительные трансформаторы — CT и PT

Приборные трансформаторы

Как вы будете измерять переменные токи и напряжения очень большой величины? Вам понадобятся измерительные приборы с более высоким диапазоном, что буквально означает огромные инструменты. Или есть другой способ, использующий свойство преобразования переменного тока и напряжения. Вы можете преобразовать напряжение или ток вниз с помощью трансформатора, соотношение витков которого точно известно, а затем измерить пониженную величину с помощью прибора нормального диапазона.Исходную величину можно определить, просто умножив результат на коэффициент трансформации. Такие специально сконструированные трансформаторы с точным коэффициентом трансформации называются Измерительные трансформаторы . Эти измерительные трансформаторы бывают двух типов — (i) трансформаторы тока (CT) и (ii) трансформаторы напряжения (PT) .

Трансформаторы тока (ТТ)

Трансформаторы тока обычно используются для измерения токов большой величины .Эти трансформаторы понижают измеряемый ток, чтобы его можно было измерить обычным амперметром. Трансформатор тока имеет только один или очень мало первичных витков. Первичная обмотка может быть просто проводником или шиной, помещенной в полый сердечник (как показано на рисунке). Вторичная обмотка имеет большое количество витков, точно намотанных для определенного соотношения витков. Таким образом, трансформатор тока повышает (увеличивает) напряжение при понижении (понижении) тока.
Теперь вторичный ток измеряется с помощью амперметра переменного тока.Коэффициент трансформации трансформатора N P / N S = I S / I P

Одним из распространенных применений трансформатора тока в является «цифровой токоизмерительный прибор».
Как правило, трансформаторы тока выражаются в их отношении первичного тока к вторичному току. ТТ 100:5 будет означать вторичный ток 5 ампер, когда первичный ток 100 ампер. Номинальный вторичный ток обычно составляет 5 ампер или 1 ампер, что совместимо со стандартными измерительными приборами.

Трансформатор напряжения (PT)

Трансформаторы напряжения также известны как трансформаторы напряжения , и они в основном представляют собой понижающие трансформаторы с чрезвычайно точным коэффициентом трансформации. Трансформаторы напряжения понижают напряжение большой величины до более низкого напряжения, которое можно измерить стандартным измерительным прибором. Эти трансформаторы имеют большое количество первичных витков и меньшее количество вторичных витков.
Потенциальный трансформатор обычно выражается в отношении первичного напряжения к вторичному.Например, 600:120 PT будет означать, что напряжение на вторичной обмотке составляет 120 вольт, а на первичной обмотке — 600 вольт.

Измерительный трансформатор – обзор

II.A Напряжения

При измерении амплитуды напряжения может быть сначала необходимо масштабировать и изменить его амплитуду и форму до подходящих для измерительного устройства, например, уменьшить его амплитуду с 100 В в 100 мВ и преобразовать его из переменного в постоянное напряжение.

Метод, используемый для масштабирования или уменьшения амплитуды постоянного и низкочастотного переменного напряжения, обычно представляет собой делитель сопротивления.Делитель на рис. 13а обычно используется с электромагнитными аналоговыми приборами и имеет входное сопротивление, изменяющееся от диапазона к диапазону; то, что на рис. 13b, часто используется в цифровых мультиметрах (и некоторых электронных аналоговых счетчиках) и обеспечивает фиксированное значение входного сопротивления. Когда необходимо масштабировать только переменные напряжения, можно использовать реактивные делители, которые могут быть емкостными или индуктивными. Индуктивная форма может при тщательной конструкции обеспечить очень точное деление напряжения. Например, десятичная точность соотношения (неопределенность) 1 часть на 10 7 (0.00001%) в диапазоне частот от 100 Гц до 20 кГц можно получить лишь при умеренных затратах и ​​осторожности. Следовательно, такие делители находят широкое применение в калибровочных работах.

РИСУНОК 13. Резистивные делители напряжения (a) для аналоговых приборов, (b) для электронных/цифровых приборов.

Масштабирование напряжений ЛЭП для защиты и измерения мощности выполняется для напряжения до 66 кВ с использованием трансформаторов напряжения, имеющих двухобмоточную конструкцию, аналогичную конструкции силового трансформатора.Для более высоких напряжений измерительные трансформаторы включают емкостной делитель (рис. 14а) или используют каскадную конструкцию (рис. 14б). Все эти трансформаторы напряжения будут иметь ошибки по фазе и коэффициенту трансформации из-за несовершенства материала сердечника и потерь в обмотке. На рис. 15 показана упрощенная векторная диаграмма для трансформатора напряжения, из которой видно, что погрешность фазового угла представляет собой небольшой угол между первичным и вторичным векторами, а погрешность соотношения составляет

. РИСУНОК 14. Трансформаторы напряжения (ТН): ( а) Конденсаторный ТН и (б) каскадно включенный ТН.[От Грегори, Б.А. (1981). «Введение в электрические приборы и измерительные системы», Macmillan Education, Hampshire, England.]

РИСУНОК 15. Векторная диаграмма трансформатора напряжения.

(knUs-UpUp)×100%

Нагрузка на измерительные трансформаторы имеет значение, так как это влияет на их погрешность измерения. Следовательно, номинал измерительного трансформатора дается с точки зрения удельной нагрузки или нагрузки и обычно указывается в виде числа ВА (вольтампер).Например, трансформатор напряжения мощностью 10 ВА со вторичным напряжением 110 В должен работать с измерительной цепью, потребляющей 10/110 А (или 0,09091 А). Таким образом, при вторичном напряжении 110 В общее сопротивление нагрузки на вторичной обмотке должно иметь значение 1210 Ом.

Знание этих рабочих условий имеет важное значение, поскольку величина погрешностей влияет на измерение мощности, подаваемой (и заряжаемой) потребителю.

Входная схема прибора, используемого для измерения переменного напряжения, часто представляет собой комбинацию усилителя и делителя R C .Усилитель необходим для повышения чувствительности измерительных цепей или прибора, а делитель для уменьшения больших входящих сигналов до соответствующей величины. При комбинированном сопротивлении и емкости ( R C ) используется делитель (рис. 16) при условии, что сопротивления и конденсаторы имеют правильные пропорции; деление напряжения не зависит от частоты. Математически,

РИСУНОК 16. Резистивно-емкостной делитель напряжения.

VoutVin=R2/jωC2R2+1/jωC2R2/jωC2R2+1/jωC2+R1/jωC1R1+1/jωC1=R2/(1+jωC2R2)R2/(1+jωC2R2)+R1/(1+jωC1R1).

Теперь, если R 1 C 1 и R 2 2 C 2 , временные константы двух половинок делителя, выполнены равными T ( путем регулировки C 2 , скажем), тогда

VoutVin=R2/(1+ωT)R2/(1+ωT)+R1/(1+ωT)=R2R1+R2.

Это показывает, что деление напряжения (теоретически) одинаково для всех частот от нуля (постоянный ток) до бесконечности. На практике несовершенство компонентов приводит к тому, что верхний предел рабочей частоты составляет от 50 до 100 МГц.

В то время как некоторые виды электромеханических инструментов, особенно те, в которых используется механизм электродинамометра, имеют отклоняющий момент, пропорциональный квадрату силы тока, и, таким образом, могут обеспечивать показания нулевой частоты (постоянного тока) и переменных (20–200 Гц) сигналов, подавляющее большинство вольтметрические аналоговые и цифровые приборы могут использоваться только для измерения нулевой частоты или постоянного напряжения. Таким образом, для использования этих вольтметров для измерения переменных сигналов необходимо включить в прибор преобразователь переменного тока в постоянный.

Тип преобразователя, обычно используемого в аналоговых мультиметрах, в течение многих лет представлял собой двухполупериодный или мостовой выпрямитель. Это обеспечивает отклоняющий ток, который зависит от среднего значения выпрямленного тока (рис. 17), и в результате прибор «чувствует среднее значение». Поскольку среднеквадратичное значение (постоянный ток или эквивалент тепла) является требуемым значением, почти все приборы, измеряющие среднее значение, масштабируются для указания среднеквадратичного значения, исходя из предположения, что измеряемый сигнал представляет собой чистую синусоидальную волну. Обратите внимание, что частное, полученное путем деления среднеквадратичного значения на среднее значение, называется форм-фактором и равно 1.111 для чистой синусоиды. Ограничение на использование простой схемы моста заключается в том, что требуется минимальное напряжение 400 мВ, прежде чем выпрямительные диоды начнут проводить ток, что налагает предел чувствительности, что часто неприемлемо при современном использовании. Эта проблема решается в электронных аналоговых и цифровых приборах за счет включения диодов в схему усилителя, как показано на рис. 18а, но получающаяся в результате схема по-прежнему чувствительна к среднему значению.

РИСУНОК 17. Средние, пиковые и среднеквадратичные значения одночастотного синусоидального сигнала.

РИСУНОК 18. Преобразование переменного тока в постоянный: (a) измерение среднего и (b) пиковое измерение.

Если требуется пиковое значение волны напряжения, можно использовать схему, показанную на рис. 18b, для обнаружения (и удержания) пикового значения. Чтобы создать прибор для измерения среднеквадратичных значений, необходимо использовать более сложные электронные схемы, такие как схемы умножения, а для измерения ограничений электронного преобразователя при работе с искаженными формами сигналов следует использовать коэффициент амплитуды (отношение пикового значения к среднеквадратичному). должны быть указаны для «настоящего» прибора измерения среднеквадратичного значения.Поскольку в настоящее время в ряде приложений управления напряжением используется метод переключения синусоидального сигнала, в котором синусоидальный сигнал отключается на часть цикла (рис. 19а), интересно увидеть эффект изменения «выключенного» участка (α o ) на крест-факторе (рис. 19б). Указанные коэффициенты амплитуды для цифровых мультиметров варьируются от 3 до 10 и должны использоваться соответствующим образом, т. Е. Когда в сигнале присутствует большое количество искажений, необходимо использовать измеритель с большим коэффициентом амплитуды. На каждый из компонентов входных цепей, находящихся под переменным напряжением, влияет частота.В результате спецификация будет содержать нижний и верхний пределы частоты, обычно 20 Гц в нижней части и 5–30 кГц в верхней части. Это делает важным рассмотрение спецификации, поскольку работа за пределами этих пределов приведет к добавлению к измерению (большой) неизвестной ошибки.

РИСУНОК 19. Синусоида отключена для α o ; (б) взаимосвязь между крест-фактором и α.

Многие приборы с питанием от сети имеют одну входную клемму, которая подключается напрямую (или через небольшой резистор) к заземлению сети.Эта заземленная входная клемма накладывает серьезные ограничения на использование прибора, особенно при измерении слабых сигналов. Любое напряжение, существующее между землей (или шасси) прибора и источником сигнала, будет добавлено к измеряемой величине, момент, который стоит запомнить и проверить при использовании осциллографа, выбрав максимальную чувствительность и подключив вход осциллографа к землю источника, тем самым измеряя любой сигнал, присутствующий на земле источника.

Проблема заземления входа решается в большинстве современных электронных инструментов за счет наличия «плавающего» входа.Это означает, что нет прямого соединения между входными клеммами и землей, поскольку измерительные цепи изолированы (т. е. изолированы) от соединения с землей. Эта ситуация представлена ​​на рис. 20, где Z 2 представляет импеданс изоляции и будет иметь большое значение (обычно 10 8 Ом).

РИСУНОК 20. Упрощенная эквивалентная схема прибора с плавающим входом.

Для измерения слабых сигналов на удалении от прибора желательно использовать прибор с «защищенным» входом (рис.21), так как это вводит дополнительную изоляцию между измерительными цепями и землей и, что более важно, обеспечивает путь, который отводит вызывающие ошибки токи от цепей считывания сигналов.

РИСУНОК 21. Упрощенная схема замещения прибора с защищенным входом.

Для того чтобы изоляцию/изоляцию измерительных цепей относительно земли одного счетчика можно было сравнить с изоляцией другого счетчика, было установлено соглашение. Это касается гипотетической ситуации, представленной на рис.22, который обеспечивает оценку коэффициента подавления синфазного сигнала (CMRR), который равен 20log 10 ( E см / E e ) дБ, где E см напряжение режима и E e ошибка, вносимая в показания E cm , когда несимметричный резистор составляет 1 кОм. Поскольку в импедансе изоляции есть емкостная составляющая, КОСС переменного тока должен быть указан для конкретной частоты и будет меньше, чем значение постоянного тока.

РИСУНОК 22. Схема оценки коэффициента подавления синфазного сигнала.

Примечание : Поскольку на практике маловероятно, что сопротивление небалансного резистора будет равно 1 кОм, выражение для CMRR следует изменить на

20log10(EcmEe×(1kΩ/Runbal))дБ.

При измерении небольших постоянных напряжений частой проблемой является влияние переменных помех, накладывающихся на измеряемую величину. Способность прибора (в режиме измерения постоянного напряжения) подавлять эти помехи определяется его нормальным (или последовательным) коэффициентом подавления мод.Численно

NMRR=20log10(EnmpeakEepeak)дБат на заданной частоте,

, где E нм — напряжение в нормальном режиме, а E e — результирующая ошибка считывания, которая обычно проявляется как флуктуация в отображаемое значение.

Что такое приборный трансформатор?

Измерительные трансформаторы играют важную роль в защитных системах , которые используются в системах переменного тока для измерения различных электрических параметров.

Напряжение, ток, мощность, коэффициент мощности, частота, энергия. Как следует из названия, эти трансформаторы используются в сочетании с подходящими приборами, такими как амперметры, вольтметры, ваттметры и счетчики энергии.

Для защиты энергосистем измерительные трансформаторы также используются с защитными цепями для управления реле, автоматическими выключателями и т. Д. Работа этих трансформаторов аналогична работе обычных трансформаторов.

Инструментальный трансформатор

Основной задачей измерительного трансформатора является понижение переменного (переменного) напряжения и тока энергосистемы и измерение соответствующего сигнала.

Уровни напряжения и тока системы питания очень высоки. Очень сложно и дорого разработать измерительные приборы для измерения напряжения и тока такого высокого уровня. Как правило, измерительные приборы рассчитаны на 5 ампер и 110 вольт.

Большое количество электрических параметров может быть измерено с помощью измерительных трансформаторов небольшого номинала. Следовательно, эти трансформаторы очень популярны в современных энергосистемах.

Типы измерительных трансформаторов

В электротехнике трансформаторы тока (ТТ)  вместе с трансформаторами напряжения (ТН) называются измерительными трансформаторами.

Трансформатор тока

Трансформатор тока используется для понижения тока энергосистемы до более низкого уровня, чтобы его можно было измерить амперметром небольшого номинала (5 А).

Типовая схема подключения трансформатора тока показана на рисунке ниже.

Первичная обмотка трансформатора тока (ТТ) соединена последовательно с нагрузкой. Первичная обмотка несет измеряемый ток нагрузки.

В первичной обмотке очень мало витков, а во вторичной обмотке больше витков.Через вторичную обмотку амперметр подключается напрямую.

Трансформатор тока можно рассматривать как последовательный трансформатор, первичная обмотка которого должна быть включена последовательно в цепь, ток которой необходимо измерить.

Коэффициент трансформации C.T = (ток первичной обмотки / ток вторичной обмотки).

Соотношение витков для C.T = (Количество витков вторичной обмотки/Количество витков первичной обмотки).

Например, передаточное отношение ТТ обозначено как 600:5.

Трансформатор напряжения

Они используются для измерения высоких напряжений с помощью вольтметров низкого диапазона.

Первичная обмотка трансформатора напряжения подключается к линии питания (R, Y и B), напряжение которой необходимо измерить. Через вторичную обмотку подключается цепь измерения напряжения.

Трансформатор напряжения считается параллельным трансформатором, первичный трансформатор напряжения должен быть подключен параллельно цепи, напряжение которой необходимо измерить.

Коэффициент трансформации для трансформатора напряжения = (напряжение первичной обмотки/напряжение вторичной обмотки).

Соотношение витков для PT = (Количество витков первичной обмотки/Количество витков вторичной обмотки).

Например, передаточное число PT обозначено как 1300:120.

Что можно и чего нельзя делать

Никогда не размыкайте вторичную цепь трансформатора тока, когда первичная обмотка находится под напряжением.

Никогда не замыкайте вторичную обмотку трансформатора напряжения под напряжением.

Преимущества измерительного трансформатора

  • A Большое напряжение и ток сети переменного тока можно измерить с помощью измерительных приборов малого номинала 5А, 110-120В.
  • Измерительные приборы можно разместить на панели вдали от стороны высокого напряжения, подключив длинные провода к приборному трансформатору. Это обеспечивает безопасность инструментов и оператора.
  • Потери мощности в измерительном трансформаторе очень малы.

Недостатки измерительного трансформатора

  • Основным недостатком является то, что эти приборы нельзя использовать в цепях постоянного тока.

Если вам понравилась эта статья, подпишитесь на наш канал YouTube для видеоуроков по КИПиА, электрике, ПЛК и SCADA.

Вы также можете подписаться на нас в Facebook и Twitter, чтобы получать ежедневные обновления.

Читать далее:

Об авторе

Инженер по реализации проектов в Инженеры и консультанты Tree-Tech | + посты

Проницательный профессионал с 25-летним стажем работы инженером по КИП, начал карьеру в целлюлозно-бумажной промышленности.Со временем он перешел на электростанцию, целлюлозную установку, химические заводы (сероуглерод, хлор и серная кислота), нефть и газ (разведка и добыча).

.

0 comments on “Схема измерительного трансформатора: Подключение измерительного трансформатора тока — Группа СВЭЛ

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *