Трансформатор струму

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Вимірювальний трансформатор струму ТПОЛ-10
Елегазові трансформатори струму ТГФМ-110

Трансформа́тор стру́му (англ. current transformer) — вимірювальний трансформатор, в якому вторинна напруга за нормальних умов застосування практично пропорційна первинній напрузі і для відповідного з'єднання відрізняється від неї за фазою на кут, що приблизно дорівнює нулю[1][2][3].

Трансформатор струму призначений для перетворення струму до значення, зручного для вимірювання. Первинна обмотка трансформатора струму включається послідовно у ланцюг зі змінним струмом, що вимірюється. А у вторинну включаються вимірювальні прилади. Струм, що протікає по вторинній обмотці трансформатора струму, пропорційний до струму, що протікає у його первинній обмотці.

Трансформатори струму широко використовуються для вимірювання електричного струму й у пристроях релейного захисту електроенергетичних систем, у зв'язку з чим на них накладаються високі вимоги по точності. Трансформатори струму забезпечують безпеку вимірювань, ізолюючи вимірювальні ланцюги від первинного ланцюга з високою напругою, яка часто складає сотні кіловольт.

Зазвичай, трансформатор струму виготовляється з двома і більше групами вторинних обмоток: одна використовується для підключення пристроїв захисту, інша, більш точна — для підключення засобів обліку і вимірювання (наприклад, електричних лічильників).

Особливості конструкції[ред.ред. код]

Вторинні обмотки трансформатора струму (не менше однієї на кожен магнітопровід) обов'язково навантажуються. Опір навантаження суворо регламентовано вимогами до точності коефіцієнта трансформації. Незначне відхилення опору вторинної обмотки від номіналу (зазначеного на табличці) за модулем повного Z або cos ф (зазвичай cos=0,8 індуктив.) Призводить до зміни похибки перетворення і можливо погіршення вимірювальних якостей трансформатора. Значне збільшення опору навантаження створює високу напругу у вторинній обмотці, яка достатня для пробою ізоляції трансформатора, що приводить до виходу трансформатора з ладу, а також створює загрозу життю обслуговуючого персоналу. Крім того, через зростання втрат в осерді магнітопровід трансформатора починає перегріватися, що так само може привести до пошкодження (або, як мінімум, до зносу) ізоляції та подальшого її пробою.

Повністю разімкнена вторинна обмотка трасформатора струму не створює компенсуючий магнітний потік в осерді, що призводить до перегрівання магнітопроводу і його вигоранню. При цьому магнітний потік, створений первинною обмоткою має дуже високе значення і втрати в магнітопроводі сильно нагрівають його.

Коефіцієнт трансформації вимірювальних трансформаторів струму є їх основною характеристикою. Номінальний (ідеальний) коефіцієнт вказується на шильдику трансформатора у вигляді відношення номінального струму первинної (первинних) обмоток до номінального струму вторинної (вторинних) обмоток, наприклад, 100/5 А чи 10-15-50-100/5 А (для первинних обмоток з декількома секціями витків). При цьому реальний коефіцієнт трансформації дещо відрізняється від номінального. Ця відмінність характеризується величиною похибки перетворення, що складається з двох складових — синфазної і квадратурної. Перша характеризує відхилення за величиною, друга відхилення за фазою вторинного струму реального від номінального. Ці величини регламентовані ГОСТами і служать основою для присвоєння трансформаторам струму класів точності при проектуванні і виготовленні. Оскільки у магнітних системах мають місце втрати пов'язані з намагнічуванням і нагріванням магнітопроводу, вторинний струм виявляється менше номінального (тобто похибка негативна) у всіх трансформаторів струму. У зв'язку з цим для поліпшення характеристик і внесення позитивного зсуву у похибку перетворення застосовують виткову корекцію. А це означає, що коефіцієнт трансформації у таких відкоригованих трансформаторів не відповідає звичній формулі співвідношень витків первинної і вторинної обмоток.

Схеми підключення вимірювальних трансформаторів струму[ред.ред. код]

Два трансформатора струму в комірці КРУ — 10кВ

Current transformer connections.png
У трифазних мережах з напругою 6-10 кВ встановлюються трансформатори як у всіх трьох фазах, так і тільки у двох (A і C). У мережах з напругою 35 кВ і вище трансформатори струму в обов'язковому порядку встановлюються у всіх трьох фазах.

У разі встановлення у три фази вторинні обмотки трансформаторів струму з'єднуються в «зірку» (рис.1), у разі двох фаз — «неповну зірку» (рис.2). Для диференціальних захистів трансформаторів з електромеханічними реле трансформатори підключають за схемою «трикутника»

Класифікація трансформаторів струму[ред.ред. код]

Трансформатори струму класифікуються за різними ознаками:  

  1. За призначенням трансформатори струму можна розділити на вимірювальні, захисні, проміжні (для включення вимірювальних приладів у струмові ланцюги релейного захисту, для вирівнювання струмів у схемах диференціальних захистів і т. д.) і лабораторні (високої точності, а також з багатьма коефіцієнтами трансформації).
  2. За родом установки розрізняють трансформатори струму:
    1. для зовнішньої установки (у відкритих розподільних пристроях);
    2. для закритої установки;
    3. вбудовані в електричні апарати та машини: вимикачі, трансформатори, генератори і т. д.;
    4. накладні — надіваються зверху на прохідний ізолятор (наприклад, на високовольтний ввід силового трансформатора);
    5. переносні (для контрольних вимірів і лабораторних випробувань).
  3. За конструкцією первинної обмотки трансформатори струму діляться на:
    1. багатовиткові (котушкові, з петлевою обмоткою і з вісімкоподібною обмоткою);
    2. одновиткові (стрижневі);
    3. шинні.
  4. За способом установки трансформатори струму для закритої і зовнішньої установки розділяються на:
    1. прохідні;
    2. опорні.
    3. По виконанню ізоляції трансформатори струму можна розбити на групи:
    4. із сухою ізоляцією (фарфор, Бакеліт, лита епоксидна ізоляція і т. д.);
    5. з паперово-масляною ізоляцією і з конденсаторної паперово-масляною ізоляцією;
    6. газонаповнені (елегаз);
    7. з заливкою компаундом.
  5. За кількістю ступенів трансформації є трансформатори струму:
    1. одноступінчаті;
    2. двоступінчасті (каскадні).
  6. За робочій напрузі розрізняють трансформатори:
    1. на номінальну напругу понад 1000 В;
    2. на номінальну напругу до 1000 В.

Зауваження[ред.ред. код]

  • Результуючий магнітний потік у магнітопроводі трансформатора струму дорівнює різниці магнітних потоків, що створюються первинною і вторинною обмотками. У нормальних умовах роботи трансформатора він невеликий. Однак при розмиканні ланцюга вторинної обмотки у сердечнику буде існувати тільки магнітний потік первинної обмотки, який значно перевищує різниці магнітних потоків. Втрати в осерді різко зростуть, трансформатор перегріється і вийде з ладу («пожежа заліза»). Крім того, на кінцях обірваного вторинного ланцюга з'явиться велика ЕРС, небезпечна для роботи оператора. Тому трансформатор струму не можна включати у лінію без приєднаного до нього вимірювального приладу. У разі необхідності відключення вимірювального приладу від вторинної обмотки трансформатора струму, її обов'язково потрібно закоротити.

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. ДСТУ 2976-94
  2. ДСТУ IEC 60044-1:2008
  3. «Current transformer» в IEV ref 321-02-01

Джерела[ред.ред. код]

Посилання[ред.ред. код]