Вимірювальні трансформатори струму, принцип роботи

Трансформатори струму (ТТ) призначені для перетворення струму первинної мережі у вторинний, який має стандартний рівень 1 або 5 А, що використовується в якості сигналу в системах виміру, обліку та релейного захисту.

Купить трансформатор измерительный вы можете на нашем сайте по выгодной цене.

Для отримання достовірної інформації про режим роботи первинної мережі і величиною первинного струму I1, такі трансформатори володіють особливою конструкцією, в порівнянні з силовими або трансформаторами напруги .

Принцип роботи . Основними складовими частинами ТТ є магнітопровід, первинна та вторинна обмотки. Всі величини відносяться до первинної ланцюга ТТ індексуються цифрою 1, для вторинної - 2.

Первинна обмотка включається в контрольовану мережу послідовно, тому вона повинна мати малий опір, щоб падіння напруги на ній практично відсутнє. Вторинна обмотка замикається на вимірювальні або інші прилади з малим опором, тому режим роботи ТТ вважається близьким до режиму короткого замикання.

I1, проходячи по витків обмотки ω1, створює в муздрамтеатрі змінний магнітний потік Ф1. Під його впливом Ф1 у вторинній обмотці наводиться I2, який в свою чергу створює потік Ф2, спрямований зустрічно Ф1.

Результуючий потік Ф 0 вдає із себе різницю первинного і вторинного потоку, і витрачається на намагнічування сердечника. Якщо потік Ф 0 висловити через силу намагнічування F0, отримаємо вираз, що характеризує принцип роботи ТТ:

〖F〗 _0 = F_1-F_2; (1)

〖I〗 _0 ω_1 = I_1 ω_1-I_2 ω_2; (2)

З виразу 2 видно, що I_1 ω_1 ≠ I_2 ω_2. Різниця між цими значеннями залежить від величини струму намагнічування I0. За великим рахунком вираз 2 характеризує похибка трансформатора струму. Значення приведеного вторинного струму ТТ знаходиться за формулою:

〖I〗 _2 ^ '= I_1 ∙ Z_0 / (Z_0 + Z_2 ^' + Z_н ^ '); (3)

де Z0 - опір гілки намагнічування;

Z2 - опір проводів вторинної ланцюга;

Zн - підсумкова опір приладів у вторинній ланцюга;

I1 - первинний струм.

З виразу 3 можна зробити висновок, чим менше сума Z_2 ^ '+ Z_н ^' по відношенню до Z_0, тим менше похибка. Тому завжди прагнуть до малих значень Z_2 ^ 'і Z_н ^', тобто режим роботи повинен бути близьким до режиму короткого замикання.

Значення Z2 і Zн не залежить від величини струму, що проходить по ним, тоді як Z0 не залишається постійним, а змінюється в залежності від насичення муздрамтеатру, при зміні струму I0. Тому похибка ТТ змінюється зі зміною струму первинної ланцюга. Зміна Z_0 має нелінійний характер, і залежить від характеристики намагнічування сердечника.

ТФЗМ-220Кутова і струмовий похибка ТТ прямо пропорційні значенням I0 і стосовно ω1 / ω2, тому на величину похибки можна вплинути зміною конструкції.

Струм намагнічування I0 залежить від форми муздрамтеатру і магнітних властивостей матеріалу з якого він виготовлений. Чим коротше шлях магнітного потоку, більше активну перетин і вище магнітна проникність матеріалу, тим менший I0 потрібно для створення Ф0.

З іншого боку, зменшити похибку можна збільшивши кількість витків ω_2. В цьому випадку, для створення необхідної величини Ф2 потрібно менший I0.

Однак, для збереження заданого коефіцієнта трансформації - kтт, потрібно збільшити кількість витків первинної обмотки, що призведе до збільшення габаритів і подорожчання устаткування.

На практиці ж, для компенсації похибки застосовують віткових поправку, коли відмотується частина вторинної обмотки для введення позитивної похибки і застосування магнітних шунтів в ланцюзі намагнічування.

Кожен ТТ розрахований на певний первинний струм I1н, званий номінальним. Вторинний струм, як уже було сказано, має стандартні значення 1 або 5 А. Від його величини залежить номінальне навантаження вторинного ланцюга, яка вимірюється в Ом:

Z_н = S н / (I_2н ^ 2);

де S н - повна потужність вторинної обмотки, є каталожної величиною, ВА;

I2н - номінальний вторинний струм 1 або 5 А.

Так наприклад, якщо S н дорівнює 50 ВА, а вторинний струм 5 А, то номінальне навантаження вторинного ланцюга повинна мати опір 2 Ом, щоб ТТ працював в класі. Якщо вторинний струм буде дорівнює 1 А, номінальне навантаження складе 50 Ом, що на порядок вище попереднього варіанту.

Важливість такої величини вторинної номінального навантаження, полягає в можливості підключення більшого числа споживачів, або довжина сполучних вторинних проводів може бути збільшена в рази. Такі ТТ застосовуються в ОРУ високовольтних ПС, де широко поширені вбудовані ТТ.

У побуті ТТ не характеризують тільки величиною I1 або I2, їх прийнято характеризувати коефіцієнтом трансформації:

kтт = I_1 / I_2 = ω_2 / ω_1;

де ω - кількість витків обмотки;

kтт - має стандартні значення, наприклад 100/5, 200/5, 300/5, 600/5 і т. д.

Клас точності ТТ говорить про допустимої похибки за струмом у відсотках при номінальній вторинної навантаженні. Стандартний ряд класів точності: 0,2; 0,5; 1; 3; 5; 10. Після цифрових значень класу точності можна зустріти літери: Р і S.

ТТ з класом точності 0,2S і 0,5S використовують в схемах комерційного обліку, якщо маркування класу точності включає тільки цифрові значення, такі прилади використовують для вимірювання.

Похибка ТТ визначається по кривих, побудованим в координатах похибка-навантаження. Похибка, як струмовий, так і кутова, відкладається по осі ординат. По осі абсцис відкладається завантаження первинної обмотки ТТ в%.

Р - це російська буква, що позначає, що даний ТТ або обмотка ТТ використовується в пристроях релейного захисту. Як правило, це трансформатори з класом точності 5Р і 10Р. Буква S вказує, що ТТ має розширений діапазон вимірювань з первинного струму від 1% до 120%, тоді як трансформатора не промарковані S, працюють із заданою похибкою в діапазоні навантажень 5% -120%.

Похожие страницы: