Выбор трансформатора тока для расширения пределов измерений

СОДЕРЖАНИЕ:

Измерительные трансформаторы тока (электромагнитные). Погрешности измерительных трансформаторов тока.

Измерительные трансформаторы тока (электромагнитные). Погрешности измерительных трансформаторов тока.

Измерительный трансформатор тока (measuring current transformer) – это трансформатор, который предназначен для преобразования значения первичного тока во вторичный ток, который используется для осуществления измерений в измерительных приборах, устройствах релейной защиты и автоматики.

Трансформаторы тока устанавливаются на оборудование разного класса напряжений, поэтому основным параметром трансформатора тока является его номинальное напряжение. В качестве нормированной величины принимаются следующие значения напряжений:

0,66 кВ; 6 кВ; 10 кВ; 15 кВ; 20 кВ; 24 кВ; 27 кВ; 35 кВ;

110 кВ; 150 кВ; 220 кВ; 330 кВ; 500 кВ; 750 кВ; 1150 кВ;

Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в цепь с измеряемым переменным током, а во вторичную обмотку включаются измерительные приборы, устройств защиты и автоматики. Следует отметить, что вторичная обмотка трансформатора тока работает в режиме близком к короткому замыканию. Трансформаторы тока характеризуются максимально допустимыми значениями тока в первичной и вторичной обмотке трансформатора, при котором допустима его длительная работа (номинальные токи). В качестве нормированной величины номинального тока в первичной цепи принимаются следующие значения:

1А; 5А; 10А; 15А; 20А; 30А; 40А; 50А; 75А; 80А; 100А;

150А; 200А; 300А; 400А; 500А; 600А; 750А; 800А; 1000А;

1200А; 1500А; 2000А; 3000А; 4000А; 5000А; 6000А; 8000А; 10000А и т.д.

В качестве нормированной величины номинального тока во вторичной цепи принимаются следующие значения:

Трансформатор тока выполняют с двумя и более группами вторичных обмоток (принято называть кернами): первая часть обмоток используется для подключения устройств защиты и автоматики, а вторая часть обмоток − для подключения средств учёта и измерения.

Любой керн измерительного трансформатора тока характеризуется следующим набором параметром:

xx 1 yy 2 zz 3

xx 1 — номинальная вторичная нагрузка, которая обычно выражается в вольтамперах (VA). Нормированные величины вторичной нагрузки являются следующие значения: 2.5; 5; 10; 15 и 30.

yy 2 – класс точности трансформатора тока, который характеризует величину максимальной полной погрешности (в процентах) в диапазоне значений номинального тока.

Нормированные классы точности кернов трансформаторов тока используемых в целях релейной защиты и автоматики: 5Р и 10Р, что означает возможность возникновения 5% и 10% погрешности при измерении, например, при возникновении короткого замыкания или при малой первичной нагрузки.

Нормированные классы точности кернов трансформаторов тока используемых для измерительных целей: 0,1S; 0,2S; 0,5S; 1S; 3 и 5. Данные керны трансформаторов тока обеспечивают высокую точность измерений во всем диапазоне измерений первичного тока (0,1%, 0,2%, 0,5% и 1% погрешность измерений первичного тока в диапазоне измерений первичного тока от 1% до 120%, а также 3% и 5% погрешность измерений первичного тока в диапазоне измерений первичного тока от 5% до 120%).

zz 3 – предельная кратность первичного тока измерительного трансформатора тока, при которой гарантируется, что при вторичной нагрузке, не превышающей номинальную мощность, погрешность керна измерительного трансформатора тока не превысит заявленную величину. Нормированные величины составляют следующие значения: 5; 10; 15; 20 и 30.

Правильный выбор трансформатора тока во многом определяет точность учета потребляемой электроэнергии, предполагает соответствие их параметров и технических характеристик условиям эксплуатации. Так, например, маркировка керна измерительного трансформатора тока «15VA 10Р30» обозначает, что при 30-кратном превышении номинального тока полная погрешность измерения составит 10% при условии не превышения нагрузки по вторичным цепям номинальной мощности 15 ВА.

Для правильного подключения к трансформатору тока устройств релейной защиты и автоматики (реле направления мощности, ваттметров и др.) выводы обмоток трансформаторов тока обозначаются (маркируются) следующим образом: начало первичной обмотки – , а начало вторичной обмотки – ; конец первичной обмотки – , а конец вторичной обмотки – .

Монтаж трансформаторов тока выполняют так, чтобы начало первичных обмоток было обращено в сторону шин, а концы – в сторону защищаемого оборудования. При таком подключении ток в реле, при включении его через трансформатор тока сохраняет то же направление, что и при включении непосредственно в первичную цепь. Таким образом за положительное направление активной мощности принимается мощность, которая направлена «от шин в линию», а за отрицательное направление активной мощности – направление «от линии к шинам».

Рис.1. Схема подключения трансформатора тока

Рассмотрим принцип действия трансформатора тока на основе представленной принципиальной схемы (см. рис. 2). Первичная обмотка с числом витков «W1» включена последовательно в рассечку контролируемого участка, а вторичная обмотка с числом витков «W2» подключена к устройству релейной защиты и автоматики, которое представляет собой идеализированный элемент с сопротивлением нагрузки Zн. Следует обратить внимание, что в сопротивление нагрузки «Zн» входят сопротивления обмотки реле, измерительных приборов и соединительных проводов.

Рис.2. Принципиальная схема трансформатора тока

Первичный и вторичный ток, протекающие по виткам первичной и вторичной обмотки, создают магнитные потоки, которые замыкаются в магнитопроводе трансформатора и образуют результирующий магнитный поток, который является геометрической суммой намагничивающих потоков. Результирующий магнитный поток пронизывает витки первичной и вторичной обмотки и наводит в ней ЭДС.

Рассмотрим схему замещения приведенного трансформатора тока. Основной смысл приведения состоит в том, чтобы привести все переменные (сопротивления, токи и напряжения) к числу витков первичной обмотки, а электромагнитную связь между обмотками заменить электрической связью.

Рис.3. Схема замещения приведенного трансформатора тока.

Рассматриваемая схема замещения состоит из сопротивления вторичной и первичной обмотки и сопротивления ветви намагничивания, которые приведены к виткам вторичной обмотки. Для приведенного трансформатора сумма токов, протекающих в обмотках трансформатора равна намагничивающему току, в соответствии с законом полного тока.

Введенный в уравнения намагничивающий ток в общем случае работы трансформатора тока под нагрузкой физически не существует, а является расчетной математической величиной, удобной для анализа режимов работы трансформатора тока.

Построение векторной диаграммы токов и напряжения трансформатора тока начинаем с построениярезультирующего магнитного потока Ф, которые наводит в первичной и вторичной обмотке ЭДС и . Результирующий магнитный поток Ф отстает от намагничивающего тока на угол γ, что объясняется потерями в стали от вихревых токов и перемагничивания сердечника. Ток отстает от на угол α, определяемый соотношением активной и реактивной составляющих сопротивлений и . Вектор напряжения на зажимах вторичной обмотки строится на основании вектора вто­ричного тока и величины активного и индуктивного сопротивления внешней цепи. Добавляя к вектору напряже­ния векторы падений напряжения на активном и индуктивном сопротивле­нии вторичной обмотки, получаем век­тор вторичной ЭДС , которая наводится результирующим магнитным потоком и сдвину­тым по фазе на 90°.

Рис.4. Векторная диаграмма токов и напряжения трансформатора тока

Векторная диаграмма показывает, что вторичный ток отличается от приведённого первичного тока как по величине (абсолютному значению), так и по фазе. Это отличие обусловлено наличием тока намагничивания , который создает магнитный поток намагничивания в сердечнике трансформатора тока. Рост погрешности ведет к неправильным измерениям в устройствах релейной защиты и автоматики, что может стать причиной излишнего срабатывания, либо причиной отказа в срабатывании устройства релейной защиты и автоматики.

Следует отметить, что для нормальной работы релейной защиты и автоматики токовая погрешность не должна превышать 10%, а угловая погрешность не должна превышать 7 градуса. Эти условия соблюдаются, если полная погрешность не превышает 10%.

Пределы погрешности трансформаторов тока в зависимости от класса точности представлены в таблице.

Табл.1. Пределы погрешностей трансформатора тока, используемых в целях релейной защиты и автоматики

Токовая погрешность,% ±1 ±60’(±1 градус) 5
10Р ±3 Не нормируют 10

Основные виды погрешностей в измерительных трансформаторах тока

К трансформаторам тока предъявляются высокие требования по точности, однако любой трансформатор тока имеет погрешность измерения. Погрешность трансформатора тока — это разница между величиной вторичного и первичного тока приведённого ко вторичной цепи.

• Относительная токовая погрешность

Относительная токовая погрешность (current error (ratio error)) – определяется отношением значения алгебраической разности первичного и вторичного токов к действующему значению первичного тока приведённого ко вторичной цепи. Полная погрешность выражается в процентах и определяется по следующей формуле:

Относительная токовая погрешность также может быть найдена из соотношений прямоугольного треугольника по следующей формуле:

• Угловая погрешность

Угловая погрешность (phase displacement) – это угол между векторами первичного и вторичного тока. Угловая погрешность обычно выражается в минутах или радианах (сантирадианах) и определяется по следующей формуле:

При определении угловой погрешности трансформатора тока исходят из то, что угол δ сравнительно мал. Таким образом, можно принять, что угол равен длине окружности.

• Относительная полная погрешность

Относительная полная погрешность трансформатора тока (composite error) определяется отношением значения геометрической разности (мгновенные значения) первичного и вторичного токов к действующему значению первичного тока. Полная погрешность выражается в процентах и определяется по следующей формуле:

Относительная полная погрешность в общем случае и для несинусоидального тока

Следовательно, полная погрешность всегда характеризует максимально возможные значения токовой и угловой погрешностей.

• Зависимость погрешностей трансфор­матора тока от первичного тока

Зависимость погрешности трансформатора тока от первичного тока можно определить с помощью кривой намагничивания В(Н). При некотором первичном токе погрешности трансформатора тока пропорциональны тангенсу угла β наклона секущей, проведенной из начала координат к точке, которая соответствует заданному первичному току.

Рис.5 . Магнитная характеристика стали трансформатора тока

Таким образом, кривые токо­вой и угловой погрешности имеют U-образную форму. Наименьшие по­грешности получаются при первичном токе, соответствующем максимуму маг­нитной проницаемости (при амплитудном значении индукции — 0,6…0,8 Тл). Поскольку индукция, соответ­ствующая номинальному первичному току, значительно меньше этих значе­ний, то наименьшие погрешности име­ют место при первичном токе, превы­шающем номинальный в несколько раз.

В области еще больших токов (при коротких замыканиях), магнитопровод насы­щается и погрешности трансформатора тока резко увеличиваются.

• Зависимость погрешностей трансформатора тока от нагрузки

Наименьшая погрешность у трансформатора тока возникает при замкнутой накоротко вторичной обмотке. При включении нагрузки возрастает ЭДС, что ведет к увеличению тока намагничивания. Таким образом, увеличение нагрузки приводит к возрастанию погрешности трансформатора тока. Поэтому наиболее благоприятным для работы трансформатора тока является режим минимального сопротивления цепи нагрузки, т.е. режим короткого замыкания.

Следует отметить, что при размыкании цепи намагничивания погрешность трансформатора тока возрастает до 100%, а на разомкнутой вторичной обмотке возникают напряжения в несколько тысяч вольт, что опасно для оборудования измерительной цепи.

а — угловая погрешность; б — погрешность по току

Рис.6. Зависимость изменения угловой и токовой погрешности трансформатора тока от первичного тока и нагрузки

• Способы уменьшения погрешности трансформатора тока

Для уменьшения погрешности трансформатора тока необходимо уменьшить величину намагничивающего тока. Для этого магнитопровод трансформатора тока изготовляется из шихтованной стали, так как данный материал имеет малую величину активных потерь.

Токовая и угловая погрешность транс­форматора тока является функцией от геометрических размеров магнитной цепи трансформатора тока:

– средняя длина магнитопровода (или длина линий маг­нитной индукции), (м);

– площадь поперечного сечения магнитопровода, (кв.м.);

– относительная магнит­ная проницаемость стали;

– количество витков трансформатора тока.

Таким образом, для уменьшения погрешности трансформатора тока необходимо:

Токовая и угловая погрешности транс­форматора тока обратно пропорциональны величине магнитной проницаемостью. Применение электротехнической стали с большим значением магнитной проницаемости материала можно добиться уменьшения погрешности трансформатора тока.

Токовая и угловая погрешность транс­форматора тока уменьшаются при увеличении сечения магнитопровода и при умень­шении средней длины линии магнитной индукции. По мере увеличения сечения магнитопровода индукция уменьшается, минимум погрешности смещается в об­ласть большего тока и характеристика погрешности становится более пологой. Сечение магнитопровода из стали выбирают таким образом, чтобы индукция (амплитудное значение), соответствующая наибольшему первич­ному току и номинальной нагрузке трансформатора, не превышала 0,08 — 0,1 Тл.

Токовая и угловая погрешности транс­форматора тока обратно пропорциональны квад­рату числа витков вторичной и, следо­вательно, первичной обмотки. Увеличе­ние числа витков вторичной обмотки позволяет уменьшить индукцию и на­магничивающий ток или при сохранении той же индукции уменьшить сечение магнитопровода. Однако увеличение чис­ла витков первичной обмотки связано с понижением электродинамической и термической стойкости трансформатора тока.

Для того, чтобы добавить Ваш комментарий к статье, пожалуйста, зарегистрируйтесь на сайте.

Определение и расчет предельной кратности трансформаторов тока, кривые

Выбор трансформатора на любой тип производства начинается с формирования выводов о требуемых показателях напряжения, мощности, а также номинального коэффициента безопасности и предельной кратности трансформатора тока. В самом общем понимании слова последний показатель представляет собой наибольшее значение характеристики первичного потока, поданного на источники устройства. Погрешность на вторичной нагрузке при этих характеристиках первички не должна превышать 5 или 10 процентов (зависит от класса и требований конкретных устройств).

Определение

Определение технической характеристики для трансформатора прописаны в ГОСТе 7746 2001 под названием «Трансформаторы тока. Общие технические условия». Этот документ относится к классу межгосударственных, то есть он распространяется для всех устройств, изготовленных в любой точке по территории страны.

Для того, чтоб понять определение, нужно познакомится с тем, что значит усредненный коэффициент безопасности. Этот показатель в свою очередь является соотношением номинального тока безопасности и первичного (также номинальное общее значение). Коэффициент безопасности по своей сути является основным параметром, который определяет искомую кратность повышения импульса.

Последняя характеристика важна, так как в условиях производства часто наблюдаются ситуации, когда он повышается из номинального показателя. Это возникает при коротком замыкании в цепи в большей части случаев.

Ситуация определяется тем, что сердечник ТС уходит в насыщение, при этом рост во вторичке не наблюдается, что в свою очередь обеспечивает защиту всех подключенных нагрузок к оборудованию.

Понятие номинальной предельной кратности

Параметр характеризуется как наибольшее значении кратности первичного в определенных условиях. Полная погрешность на вторичной нагрузке не должна превышать 10 процентов. Показатель нормируется, должны учитываться условия работы по защите трансформатора.

Если силовой трансформатор используется для питания различных электроизмерительных приборов, то к нему не предъявляются требования. Дело в том, что насыщение магнитного провода в оборудовании может быть даже положительным моментом, обеспечивающим улучшение электродинамических и термических свойств оборудования. Если же трансформаторы применяются для токовых цепей релейной защиты, то к требованиям устанавливают условия. Первичный поток увеличиваясь более получаемой погрешности, установленной для тс, влияет на сердечник, что приводит к увеличению насыщения.

Если функционирование силового оборудования ведется при характеристиках подачи тока, которые выше на 10% чем номинальные (что и называется — к10), то прибор перестает работать в стабильной области, переходит в фазу насыщения.

Измерение и расчет предельной кратности

При превышении предельного нормированного показателя прибор переходит из стабильной области работы в фазу насыщения. Точность функционала оценивается по математическим кривым, условия которых приведены в таблицах. Коэффициент устанавливается не опытным путем, а по специальным табличным данным. Кривые состоят из информации о наибольшем отношении тока вторички к среднему номинальному назначению, которое подается на первичку.

Расчет производится таким образом, чтоб полная ошибка при вычисляемых данных (то есть при включении заданной информации о вторичной нагрузке) не было больше десяти процентов. Математические кривые позволяют вычислить характеристики проводов, приборов, реле, схемы подсоединения и составить схему таким образом, чтоб не происходило пересыщение и приборы работали в оптимальном режиме.

Оборудование, дополненное дифференциальной защитой, при сквозном токе короткого замыкания должно иметь идентичную предельную кратность.

Расчетные кривые приводятся для вычислений работы по установленному режиму. Если апериодическая стремится к max, то есть режим переходный, то параметр достигает и 70-75%.

Класс точности выбирают в зависимости от назначения. Такие же требования применяются и к устройствам с неидентичными типами нагрузок.

Пределы погрешностей ТТ для классов Р

Все характеристики указаны в документации к конкретным видам приборов. Также информация прописывается отдельно к каждому устройству. Конкретно для классов точности Р установлены пределы допустимых погрешностей токовое и угловые.

Для трансформаторов с классом мощности 5Р при токе нормальной с предельной полной кратности в 5 процентов значения пределов допустимой погрешности следующие:

  • токовые – + или — 1 %;
  • угловые + или — 60 процентов, что идентично 1,9.

Пределы, указанные в таблицах, выполняются, так как это первое из требований безопасности.

Для прибора класса точности 10Р искомая предельная кратность составляет 10% соответственно. Предел погрешности, max возможной при работе, составляет 3 процента. В тоже время данных об угловых погрешностей не представлено, так как их не нормируют.

Примеры кривых

Заводские кривые определяют показатели вторичной нагрузки при расчетных коэффициентах безопасности. Если последняя не дотягивает до требуемых по условиям характеристик, то изменяют сердечник и длины проводов. В крайнем случае допускают резисторы. Но даже эти ситуации не выгодны с экономической точки зрения. Поэтому тщательно измеряют при помощи кривых, чтоб выбрать такой коэффициент безопасности, чтоб происходила усиленная защита.

Варианты, которые используются на производственных площадках, — это 5Р и 10Р. Но распространены варианты с числовыми маркировками 20, 30 и больше. Для таких трансформаторов нельзя обойтись построением кривых — вычисляют математическим путем значения импульса вторички при коротком замыкании в первичке. Дальше эти данные сопоставляются с характеристиками импульса, а также совокупности всех токов приборов, которые будет подключаться в обмотке оборудования.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСТЕЙШИХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ РАСШИРЕНИЯ ПРЕДЕЛОВ ИЗМЕРЕНИЯ ПРИБОРОВ

Читайте также:

  1. IV. ИССЛЕДОВАНИЕ МОКРОТЫ
  2. АБВГД и ПП- агрессия бактерий, вирусов, грибов, дрожжей и простейших паразитов.
  3. Влияние состояния психического напряжения на деятельность
  4. Вопрос №39. исследование туристского рынка
  5. Вопрос №40. исследование туристического продукта
  6. Выбор трансформаторов напряжения
  7. Выводы из понимания болезни в свете концепции напряжения
  8. Глава II Исследование особенностей семейного воспитания
  9. Для измерения воздушного ультразвука применяется следующая аппаратура: шумомеры для измерений в диапазоне частот до 50000 Гц и до 100000 Гц; микрофоны и полосовые фильтры.
  10. Добросовестное исследование.
  11. Единицы измерения пропускной способности каналов связи
  12. Защита от наведенного напряжения

Изучить и экспериментально исследовать способы расширения верхних пределов измерительных приборов с помощью шунтов, добавочных сопротивле­ний, измерительных трансформаторов тока и напряжения.

1. Задания при подготовке к работе и ее выполнении

3.1. Рассчитать сопротивления шунтов для трех значений тока: 1А; 5 А; 10 А с целью расширения пределов измерения амперметра с заданными пределами шкалы для нижеследующих бригад.

3.2. Рассчитать мощность,выделяемую на этих шунтах ( чтобы не сгорели).

3.3. Рассчитать сопротивления добавочных резисторов к вольтметру для расширения его пределов измерения до 10 В, 100 В и 1000 В при заданных значениях пределов шкалы вольтметра для нижеследующих бригад:.

3.4. Рассчитать мощность рассеяния на этих резисторах (чтобы не сгорели).

Таблица для бригад

№ бригады
Rа, Ом 1,2 2,0 0,01 1,0 0,6
Iмакс., А. 0,1 1,.0 0,05 0.01 0.6
Rv, кОм
Uмакс.,В 0,1 1,0 1,0 1,0 6,0
Кi 500 / 10 400 / 8 750 / 25 600 / 10 500 / 5 600 / 6
Кu 1000 / 200 800 / 100 2000 / 20 750 / 250 500 / 100 600 / 100
Р2, Вт

3.4. Рассчитать, какую большую мощность Р1 в нагрузке измерил ваттметр, подключенный к нагрузке через измерительные трансформаторы тока и напряжения при данных параметрах Кi и Кг, если его измерительные показания при этом Р2 (см.таблицу для бригад). Схема включения и пример расчета на рис.12 и в п.3.18.

3.5. Расширить предел измерения микроамперметра с помощью рассчитанных шунтов. Определить погрешность микроамперметра с шунтами.

3.6 Рассчитать добавочные сопротивления для трех значений напряжений.

3.7.. Расширить предел измерения милливольтметра с применением рассчитан­ных добавочных сопротивлений. Определить погрешность милливольтметра с добавочными сопротивлениями.

3.8. Определить погрешности, вызванные включением в измерительную цепь амперметра и вольтметра.

Каждый электрик должен знать:  Эффективное управление освещением примеры систем

3.9. Рассчитать параметры измерительных трансформаторов тока и напряже­ния для расширения верхнего предела измерения ваттметра.

3.10. Расширить предел измерения мощности синусоидального тока ваттметром с применением рассчитанных трансформаторов тока и напряжения.

3.11. Сделать выводы по результатам работы.

Теоретические сведения

Шунты

Шунт является простейшим преобразователем тока в напряжение. Он пред­ставляет собой четырехзажимный резистор. Зажимы, к которым подводится ток I, называются токовыми, а зажимы, с которых снимается напряжение U, — потенци­альными (рис. 1). К потенциальным зажимам обычно присоединяется выходной прибор.

Шунт характеризуется номинальным значением выходного тока IНОМ и но­минальным значением выходного напряжения UНОМ. Их отношение определяет номинальное сопротивление шунта RШ = UНОМ /IНОМ.

Шунты применяются для расширения пределов измерения амперметров, при этом большую часть измеряемого тока пропускают через шунт, а меньшую — через измерительный механизм (ИМ) прибора.

На рис. 1 показана схема включения магнитоэлектрического механизма с шунтом RШ. Ток IИ, протекающий через измерительный механизм, связан с изме­ряемым током I зависимостью

где RИ сопротивление измерительного механизма.

Если необходимо, чтобы ток IИ был в n раз меньше тока I, то сопротивление шунта рассчитывается по формуле

где n = I / IИ — коэффициент шунтирования.

Номинальный ток шунтов может иметь значение от нескольких миллиам­пер до нескольких тысяч ампер. Шунты на малые токи выполняются в виде ка­тушек или спиралей из манганинового провода, шунты на большие токи — в виде манганиновых пластин.

На рис. 2 показан шунт на 2000 А. Он имеет массивные наконечники 1 из меди, которые служат для отвода тепла от манганиновых пластин 2, впаянных между ними. Зажимы шунта А и Б токовые. ИМ присоединяют к потенциальным зажимам В и Г, между которыми и заключено сопротивление шунта. При таком включении устраняются погрешности от контактных сопротивлений.

Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.005 сек.)

Измерительные преобразователи. Расширение пределов измерения амперметров. Погрешность измерения мощности

Страницы работы

Содержание работы

«Чем больше я знаю, тем меньше я понимаю»

Расширение пределов измерения амперметров

Применяются четырехзажимные шунты. (ШУНТ-Ответвление (англ.)).

Токовые зажимы включаются последовательно в измеряемую цепь.

К потенциальным зажимам подключается амперметр.

Обычно применяется для измерения постоянного тока. Бывает внешний и встраиваемый в изм. Прибор.

RА — сопротивление обмотки амперметра;

n — коэффициент расширения предела;

I — измеряемый ток;

IН — верхний предел шкалы амперметра.

Расширение пределов измерения вольтметров

Осуществляется добавочным сопротивлением RД:

RU — сопротивление обмотки вольтметра;

n — коэффициент расширения предела;

UИЗМ — измеряемое напряжение;

UН — верхний предел шкалы вольтметра.

Обозначение добавочного резистора

Обычно применяется в цепях до 1000 В

Бывает внешний и встраиваемый в измерительный прибор.

Измерительные трансформаторы тока и напряжения (ТТ, ТН)

— преобразование больших переменных токов и напряжений в меньшие, удобные для измерения

— разделения цепей высокого напряжения и измерительных приборов.

Первичная обмотка ТТ включается последовательно, ее зажимы обозначаются Л1 — Л2 (линия).

Зажимы вторичной обмотки: И1 — И2 (измерение).

Нормальный режим работы ТТ: близкий к короткому замыканию.

Направление тока в приборе такое же, как без использования ТТ.

Однофазные (а), двух фазные (б).

Схема неполной звезды

Измерения: метод 2-х ваттметров для P и Q (и соответствующие счетчики электроэнергии).

Схема полной звезды

измерения: метод 3-х ваттметров для P и Q и соответствующие счетчики электроэнергии.

Первичная обмотка ТН включается параллельно, ее зажимы обозначаются А — Х (начало — конец).

Режим вторичной обмотки близок к холостому ходу, ее зажимы: а — х.

Полярность напряжения на приборе такая же, как без использования ТН.

А) Однофазный ТН с предохранителями F1 и F2, заземлением. Так же может обозначаться как силовой ТН (б, в). Разные способы обозначения.

Открытый треугольник из 2-х ТН

Такое обозначение, когда хотят показать, что используются однофазные ТН.

Только линейные напряжения (измерения: метод 2-х ваттметров для P и Q и соответствующие счетчики электроэнергии). Метод одного ваттметра измерения Q и счетчик (также и P).

Разомкнутый треугольник из 3-х ТН (3-х фазный ТН)

Определение замыканий на землю в цепях с изолированной нейтралью (релейная защита).

Однофазная цепь — заземляются генераторные зажимы приборов.

делятся на лабораторные (переносные) и стационарные.

в цепях 25 Гц — 10 кГц, номинальное напряжение U1ном : 660 В — 35 кВ.

Номинальные: первичный ток I1ном : от 0,1 А до 30 кА,

вторичный ток I2ном : 1; 2 А при частоте 50 Гц, 5 А — во всем диапазоне частот.

Использование ТТ с ном. током 1А снижает падение напряжения в 5 раз по сравнению с ТТ у которого ном. ток 5 А.

в цепях 50 Гц, номинальное напряжение U1ном : 660 В — 35 кВ.

Номинальные: первичный ток I1ном : от 1 А до 60 кА,

вторичный ток I2ном : 1; 2; 2,5; 5 А.

в цепях 50 Гц, номинальные: первичное напряжение U1ном : 127 В — 35 кВ;

вторичное напряжение U2ном : 100/3; 100/ ;100, 150 В.

Pном нагрузки: 2,5; 5; 10; 15 ВА – для ТТ,

5; 10; 15; 25 ВА – для ТН.

Коэффициент мощности равен 0,8-1,0 при активном характере нагрузки.

в цепях 50 Гц, номинальные: первичное напряжение U1ном : 220 В — 35 кВ;

вторичное напряжение U2ном : 100/ ;100, 150 В.

Pном нагрузки: 2,5; … ; 100 ВА – для ТТ,

5; 10; 15; 25 ВА – для ТН.

Классы точности лабораторных:

0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2 – для ТТ;

0,05; 0,1; 0,2; 0,5 – для ТН.

Kном — номинальный коэффициент трансформации;

Kд — действительный коэффициент трансформации;

Класс точности определяет пределы допускаемых угловой погрешности и погрешности коэффициента трансформации.

Классы точности стационарных:

Пределы допускаемых погрешностей лабораторных ТТ:

Угловая погрешность характеризует угол фазового сдвига вторичного тока (или напряжения) относительно первичного. Она положительна, если повернутый на 180 градусов вектор тока (или напряжения) вторичной обмотки — I2 (-U2) опережает вектор первичной обмотки I1 (U1), и отрицательна, если — I2 (- U2) отстает от I1 (U1). Погрешности измерительных трансформаторов обусловлены потерями энергии в сердечнике и обмотках. Они зависят от значений первичных тока или напряжения и от мощности нагрузки во вторичной цепи.

Параметры трансформатора тока

Доброго времени суток, уважаемые гости и читатели сайта «Заметки электрика».

Сегодня мы рассмотрим основные характеристики и параметры трансформаторов тока. Эти параметры будут необходимы нам для правильного выбора трансформаторов тока.

Основные характеристики и параметры трансформаторов тока

1. Номинальное напряжение трансформатора тока

Первым основным параметром трансформатора тока, конечно же, является его номинальное напряжение. Под номинальным напряжением понимается действующая величина напряжения, при которой может работать ТТ. Это напряжение можно найти в паспорте на конкретный трансформатор тока.

Существует стандартный ряд номинальных значений напряжения у трансформаторов тока:

Ниже смотрите примеры трансформаторов тока с номинальным напряжением 660 (В) и 10 (кВ). Разница на лицо.

2. Номинальный ток первичной цепи трансформатора тока

Номинальный ток первичной цепи, или можно сказать, номинальный первичный ток — это ток, протекающий по первичной обмотке трансформатора тока, при котором предусмотрена его длительная работа. Значение первичного номинального тока также указывается в паспорте на конкретный трансформатор тока.

Обозначается этот параметр индексом — I1н

Существует стандартный ряд номинальных значений первичных токов у выпускаемых трансформаторов тока:

Прошу обратить внимание на то, что ТТ со значением номинального первичного тока 15, 30, 75, 150, 300, 600, 750, 1200, 1500, 3000 и 6000 (А) в обязательном порядке должны выдерживать наибольший рабочий первичный ток, равный соответственно, 16, 32, 80, 160, 320, 630, 800, 1250, 1600, 3200 и 6300 (А). В остальных случаях наибольший первичный ток не должен быть больше номинального значения первичного тока.

Ниже на фото показан трансформатор тока с номинальным первичным током равным 300 (А).

3. Номинальный ток вторичной цепи трансформатора тока

Еще одним параметром трансформатора тока является номинальный ток вторичной цепи, или номинальный вторичный ток — это ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока.

Значение номинального вторичного тока, тоже отображается в паспорте на трансформатор тока и оно всегда равно 1 (А) или 5 (А).

Обозначается этот параметр индексом — I2н

Сам лично ни разу не встречал трансформаторы тока со вторичным током 1 (А). Также по индивидуальному заказу можно заказать ТТ с номинальным вторичным током равным 2 (А) или 2,5 (А).

4. Вторичная нагрузка трансформатора тока

Под вторичной нагрузкой трансформатора тока понимается полное сопротивление его внешней вторичной цепи (амперметры, обмотки счетчиков электрической энергии, токовые реле релейной защиты, различные токовые преобразователи). Это значение измеряется в омах (Ом).

Также вторичную нагрузку трансформатора тока можно выразить через полную мощность, измеряемую в вольт-амперах (В*А) при определенном коэффициенте мощности и номинальном вторичном токе.

Если сказать точно по определению, то вторичная нагрузка трансформатора тока — это вторичная нагрузка с коэффициентом мощности (cos=0,8), при которой сохраняется установленный класс точности трансформатора тока или предельная кратность первичного тока относительно его номинального значения.

Вот так сложно написал, но просто вчитайтесь в текст внимательнее и все поймете.

И здесь тоже существует ряд стандартных значений номинальной вторичной нагрузки трансформаторов тока, выраженных через вольт-амперы при cos=0,8:

Чтобы выразить эти значения в омах, то воспользуйтесь следующей формулой:

К этому вопросу мы еще с Вами вернемся. В следующих статьях я покажу Вам как самостоятельно можно рассчитать вторичную нагрузку трансформатора тока наглядным примером из своего дипломного проекта. Чтобы ничего не пропустить, подписывайтесь на новые статьи с моего сайта. Форму подписки Вы можете найти после статьи, либо в правой колонке сайта.

5. Коэффициент трансформации трансформатора тока

Еще одним из основных параметров трансформатора тока является коэффициент трансформации. Коэффициент трансформации трансформатора тока — это отношение величины первичного тока к величине вторичного тока.

При расчетах коэффициент трансформации разделяют на:

В принципе их названия говорят сами за себя.

Действительный коэффициент трансформации — это отношение действительного первичного тока к действительному вторичному току. А номинальный коэффициент — это отношение номинального первичного тока к номинальному вторичному току.

Вот примеры коэффициентов трансформации трансформаторов тока:

6. Электродинамическая стойкость

Здесь сразу нужно внести ясность, что такое ток электродинамической стойкости — это максимальное значение амплитуды тока короткого замыкания за все время его протекания, которую трансформатор тока выдерживает без каких-либо повреждений, препятствующих дальнейшей его исправной работе.

Своими словами, это способность трансформатора тока противостоять механическим и разрушающим воздействиям тока короткого замыкания.

Ток электродинамической стойкости обозначается индексом — Iд.

Есть такое понятие, как кратность электродинамической стойкости. Обозначается индексом Кд и является отношением тока электродинамической стойкости к амплитуде номинального первичного тока I1н.

Требования электродинамической стойкости не распространяются на шинные, встроенные и разъемные трансформаторы тока. Читайте статью про классификацию трансформаторов тока. По другим типам трансформаторов тока данные о токе электродинамической стойкости можно найти все в том же паспорте.

7. Термическая стойкость

А это максимальное действующее значение тока короткого замыкания за промежуток времени t, которое трансформатор тока выдерживает без нагрева токоведущих частей до превышающих допустимых температур и без повреждений, препятствующих дальнейшей его исправной работе. Так вот температура токоведущих частей трансформатора тока, выполненных из меди не должна быть больше 250 градусов, из алюминия — 200.

Ток термической стойкости обозначается индексом — ItТ.

Своими словами, это способность трансформатора тока противостоять тепловым воздействиям тока короткого замыкания за определенный промежуток времени.

Существует такое понятие, как кратность тока термической стойкости. Обозначается индексом Кт и является отношением тока термической стойкости ItТ к действующему значению номинального первичного тока I1н.

Все данные о токе термической стойкости Вы можете найти в паспорте на трансформатор тока.

Ниже я представляю Вашему вниманию скан-копию этикетки на трансформатор тока типа ТШП-0,66-5-0,5-300/5 У3, где указаны все его вышеперечисленные основные параметры и характеристики.

P.S. На этом я завершаю свою статью про основные характеристики и параметры трансформаторов тока. В следующих статьях я расскажу Вам про обозначение выводных концов, принцип работы трансформатора тока, режимы работы, класс точности и другие интересные темы.

58 комментариев к записи “Параметры трансформатора тока”

Здравствуйте!Ответьте пожалуйста почему на некоторых трансформаторах тока по 2 конца И1 иИ2

Одна обмотка (1И1 и 1И2) используется для цепей измерения (амперметры, токовые обмотки счетчиков электрической энергии, токовые обмотки ваттметров и т.п.), а другая обмотка (2И1 и 2И2) — для цепей релейной защиты.

спасибо огромное за статью, помогло!

Вот бы было бы здорово если бы были пояснения без терминов. Попроще чуток! Начинаешь термины изучать вообще голова кругом идёт))).

Здравствуйте !
Не очень понял саму схему трансформаторов тока.
-Он действует по типу токовых клещей ? Наводится напряжение в катушке в зависимости от тока проходящего через сердечник ? Имеет одну катушку ?
-Или всё таки трансформатор тока пропускает весь ток нагрузки через первичную катушку, а через вторичную катушку мы имеем какое то напряжение ? Имеет две обмотки ?

Здраствуйте, статьи по режимам работы еще нету?

Антон, пока нет времени. В будущем обязательно напишу. Если Вас интересует что то конкретное по режиму работы ТТ, то спрашивайте.

Какова периодичность проверки трансформаторов тока?

Михаил, согласно ПТЭЭП конкретные сроки испытаний и измерений параметров электрооборудования электроустановок при капитальном ремонте (К), при текущем ремонте (Т) и при межремонтных испытаниях и измерениях (М), определяет технический руководитель Потребителя, на основании ПТЭЭП и различных межотраслевых руководящих документов.

На нашем предприятии проверку трансформаторов тока мы проводим 1 раз в 3 года.

с вашей статей я сдал на 5 разряд спасибо вам большое

А почему ничего не сказано про метрологические характеристики ТТ — погрешность, класс точности?

Огромнейшее спасибо автору за эти статьи!
Я не электрик, а инженер-механик (технология машиностроения), но волею судьбы занимаюсь проектированием и управлением монтажом систем инфракрасного отопления. Поэтому эта информация для меня исключительно важна и полезна.

Я много лет преподавал инженерные дисциплины и, как преподаватель, могу сказать, что материал на сайте представлен ясно, наглядно, доходчиво и БЛАГОЖЕЛАТЕЛЬНО. Еще раз большое спасибо вам!
Это по-русски! Русский дух чувствуется!

Огромное спасибо! Все изложено доходчиво,понятно и наглядно.
Очень творчески подходишь к делу, без излишнего «мудрствования» и перегруза ненужной информацией. Так держать…

А зачем производят сняти ВАХ вторичных обмоток?

VinArch, ВАХ трансформаторов тока снимают для того, чтобы выявить короткозамкнутые витки во вторичной обмотке ТТ, а также выявить максимальную допустимую нагрузку во вторичной обмотке и определить, с какого тока начинается насыщение «железа». На отрезке насыщения работа ТТ не рекомендуется из-за большой погрешности.

Дмитрий, давно читай ваш форум, очень конкретные пояснения, так держать!
Хотел бы кое что прояснить…., основная функция — снизить ток, что б запитать приборы(релейку, учет и т.д) так ведь? я так понимаю они применяются в основном в высоковольтных установках где большие токи, так?
Ведь я дома в щитке его не ставлю так как токи там маленькие.

Евгений, чаще всего вводные автоматы в квартирах устанавливают на токи от 25 (А) до 50 (А) в зависимости от проекта жилого дома. В любом случае токи не превышают 100 (А). Современные счетчики выпускаются на токи до 100 (А), т.е. в квартирах нет необходимости устанавливать электросчетчик через трансформаторы тока — он подключается напрямую (см. схему прямого включения счетчика электроэнергии).

А вот где нагрузка превышает 100 (А), и это не обязательно высоковольтная установка, там нужно применять трансформаторы тока с соответствующим коэффициентом трансформации, например, 100/5, 150/5 и т.д. Пример такой схемы смотрите здесь.

Здравствуйте, если я поставлю ТЫ 100/5 но, не всегдабудут такие высокие значения тока, будет ли счетчик нормально работать?

Т.Т. имеет 2 вторичные обмотки . Выводы измерительной подключены к электро
счётчику, выводы обмотки цепей защит не используются — нужно ли их закорачивать,как это повлияет на точность учёта? (10КВ)

А что такое предельная кратность первичного тока

Конечно вторичную обмотку нужно закорачивать, ведь на разомкнутой цепи будет наводится высокое напряжение и при коротком замыкании на линии обмотка может «пыхнуть». Конечно есть шанс, что обмотки внутри просто спекутся и получится внутренняя закоротка, но это редко происходит — обычно повреждается все и вся

подскажите пожалуйста не дурят ли меня при оплаты за электроэнергию, потребляю я примерно 300кВт по 4р. а потом я еще доплачиваю примерно 10000-14 000р за полгода как мне объясняют что у нас трансформатор с коэффициентом 600, и пользуются у на с в садовом товариществе пока 8 чел (всего 54) и типа если бы все пользовались бы было бы по 1000-2000р . Заранее благодарен если вы мне поясние как производитьс я расчет при таких трасформаторах с коэффициентом 600

Вадим, мне не совсем понятно, почему помимо своего счетчика Вы еще дополнительно что-то платите. Чтобы помочь Вам, мне нужна схема электроснабжения Вашего садового товарищества (СНТ). Я так понимаю, что у Вас на участке установлен счетчик и в месяц у Вас выходит около 300 (кВт). Также на вводе в СНТ у Вас установлен вводной счетчик через трансформаторы тока с коэффициентом 600/5, т.е. его показания умножают на 120. И разницу показаний между счетчиками всех участков и вводным счетчиком Вам распределяют на всех. Если так, то с этим вопросом Вам нужно обращаться к председателю СНТ, возможно где-то ошибка в расчетах или вводной счетчик работает с погрешностью, а возможно, что все работает нормально.

Обратимы ли ТТ? Т.е.если подать ток во вторичную цепь для проверки релейной защиты, будет ли что-то трансформироваться в первичную обмотку (шину)?

Тт 400/5 токовая загрузка на вторички 5.3 А. Тт не правильно подобран. Счетчи энергомера се303. ест ли погрешность если да то как расчитать ее при бошем токой загрузке чем номинал. Энергоснабжаюшая органиция хочет актироввть. Но как вычислить правилно сколько квт не было учтено

А можно ли как-либо определить выводы И1 и И2 на тр-ре тока если на нем стерта или отсутствует маркировка?

Сергей, можно. Один из распространенных и простых способов — это с помощью батарейки и гальванометра. Батарейку через добавочное сопротивление подключают к первичной обмотке ТТ (Л1 — плюс, Л2 — минус), а гальванометр — ко вторичной. При замыкании батарейки следят за направлением отклонения стрелки гальванометра, определяя тем самым полярность вторичных обмоток ТТ.

Спасибо.Не знал даже о таком приборе.батарейку найти легко а гальванометра нету.

Стрелочный тесте на малых пределах тока и будет вам гальванометром.

а сопротивление какое брать? или без него можно?

Подключите тестер к втор. обмотке и методом научного тыка начните подавать низкое напряжение, начните с 12 вольт пост. тока, если мало и стрелка не отклоняется, увеличивайте.
Если тестер серии Ц43хх и подобный, то там практически всегда есть режим на пост. токе 75 мВ/30…60 мкА, вот это и будет ваш гальванометр, хоть и не классический.

Подскажите кто знает как провести расчет вторичной нагрузки ТТ.

Здравствуйте, Дмитрий. Спасибо за статью, очень доступно все изложено. Вы упомянули про ТТ со вторичным током 1 (А). А для чего их используют?

Илья, лично я ни разу не встречал трансформаторы тока со вторичным током 1 (А), не считая трансформаторы тока нулевой последовательности. Но насколько я знаю, то номинальный вторичный ток 1 (А) обычно применяют тогда, когда расстояние кабельных линий токовых цепей очень большое и приходится значительно увеличивать сечения проводов из-за возникновения в них потерь, на моей практике вплоть до 10 кв.мм.

Здравствуйте! Подскажите пожалуйста такой вопрос: на генераторной панели для защиты генератора стоит дифференциальное реле тока RMC-131D/2 со значением токового измерения 5А, трансформаторы тока на 3 фазы стоят 3000/1А каждый, можно ли заменить на дифференциальное реле тока со значением токового измерения 1А? Это Возможно?

Роман, да можно. Главное, чтобы ток в первичной цепи не превышал 3000 (А).

Спасибо большое за ответ!

«Требования электродинамической стойкости не распространяются на шинные, встроенные и разъемные трансформаторы тока»
Скажите пожалуйста,где написано что встроенные трансформаторы не нужно проверять по электродинамической стойкости?

Подскажите пожалуйста, имеется счётчик Меркурий 230 ART-03. Полная потребляемая мощность каждой параллельной цепью данного счетчика равна 7,5 ВА. Правильно ли, что для подключения данного счётчика необходимо взять трансформаторы тока с вторичной номинальной нагрузкой 10 ВА?

Каждый электрик должен знать:  Электрическое сопротивление и проводимость

подскажите. Если в наше дома 6 трансформаторов и коэф. трансформации Кт= 30,20,1,1,1,1 то значит ли это что при начислении квартплаты нам надо умножить показания эл. счетчиков на эти коэфф.?

Влад, если с коэффициентами 30 и 20 я еще соглашусь, то коэффициентов 1 у трансформаторов тока не бывает. Это значит, что трансформаторов тока нет или же Вы что-то не так указали.

а что скажете про снятие информации с тр-ров и умножение на Кт для выставления счетов для оплаты?

Влад, если счетчик подключен через трансформаторы тока, например, с коэффициентом трансформации 150/5, то его показания и нужно умножать на 30.

Если трансформаторы тока используются для амперметров, нужно ли заземлять И2? Если нет, то дайте ссылку на документ. В ПУЭ написано обобщенно, что надо. На практике большинство производителей НКУ не заземляют обмотку. Где правда?

Андрей, конечно нужно.
ПУЭ, п.1.5.37. Заземление (зануление) счетчиков и трансформаторов тока должно выполняться в соответствии с требованиями гл. 1.7. При этом заземляющие и нулевые защитные проводники от счетчиков и трансформаторов тока напряжением до 1 кВ до ближайшей сборки зажимов должны быть медными.
ПУЭ, п.3.4.23. Заземление во вторичных цепях трансформаторов тока следует предусматривать в одной точке на ближайшей от трансформаторов тока сборке зажимов или на зажимах трансформаторов тока. Вторичные обмотки промежуточных разделительных трансформаторов тока допускается не заземлять.
ПТЭЭП, п.2.6.24. Вторичные обмотки трансформаторов тока должны быть всегда замкнуты на реле и приборы или закорочены. Вторичные цепи трансформаторов тока и напряжения и вторичные обмотки фильтров присоединения высокочастотных каналов должны быть заземлены.

Тут стоит вопрос в электробезопасности, ведь при обрыве цепи во вторичной обмотке трансформаторов тока на его выводах появляется высокое напряжение (высокий потенциал). Также это необходимо для защиты в случае пробоя первичной обмотки на вторичную. Это Ваша безопасность, поэтому заземлять вторичные обмотки ТТ я считаю обязательным независимо от того, что подключено к ТТ, счетчик или амперметр, к тому же это требуют и Правила.

Неплохая обзорная статья для общего понимания.
Судя по некоторым комментариям, не хватило хотя бы простой схемы включения ТТ тока в силовую и измерительную сеть.
Еще не освещен такой важный параметр как частота, хотя на всех бирках на фото он присутствует. Это достаточно важный параметр и можно попасть впросак, если его не учитывать.
Трансформаторы со вторичным током 1А существуют, поскольку есть амперметры под них (например Э42700 — Э42701), хотя встречаются они довольно редко и в основном под заказ.
Как пример можно еще вспомнить ТТ на 1А типа ТФ1-, ТФ2- для авиации (на частоту 400Гц). Хотя они работают только со своими амперметрами типа А1, которые по сути являются милливольтметрами.

Получается,что ток в первичной обмотке трансформатора тока определяется нагрузкой сети ,в которой установлен трансформатор тока.Но все равно ,в трансформаторе тока должен быть создан магнитный поток и через него должна быть передана какая то мощность,взятая из первичной обмотки трансформатора тока ( ну те же 5 или 10 В*А,указанные на шильдике трансформатора тока),а любая электрическая мощность это произведение напряжения на ток.С током все понятно — в первичной обмотке трансформатора тока — 400 ампер ,во вторичной — 5 ампер.Номинальный коэффициент трансформации по току — 80.Ну а с напряжением то как? Если указанная на шильдике мощность 5 В*А,то при номинальном токе во вторичной обмотки в 5 ампер ,получаем номинальное напряжение вторичной обмотки при токе в 400 ампер в первичной обмотке трансформатора тока 5 / 5 =1 вольт.Значит напряжение в первичной обмотке трансформатора тока 1 / 80 = 0.0125 вольт,хотя напряжение на самой первичной обмотке трансформатора тока может быть и 400 вольт и 6000 вольт.То есть фактически в качестве напряжения своей первичной обмотки трансформатор тока использует падение напряжения на своей первичной обмотке на участке линии ,проходящей через трансформатор тока и это напряжение зависит только от величины сопротивления этого участка и падения напряжения на нем,а вот от величины напряжения на самой линии напряжение на первичной обмотке трансформатора тока не зависит.Но сопротивление участка линии в месте установки трансформатора тока и падение напряжения на нем зависит от температуры участка линии и проводимости его.то есть от сечения линии и материала линии.Так как ток в первичной обмотке трансформатора тока зависит только от нагрузки линии и номинальный коэффициент трансформации трансформатора тока постоянен,то меняться может только величина напряжения на вторичной обмотке трансформатора тока ,а значит и мощность во вторичной обмотке трансформатора тока.Чем меньше падение напряжения на первичной обмотке ,тем меньше мощность во вторичной обмотке трансформатора тока.Получается,что трансформатор тока для правильной передачи значения тока в первичной обмотке должен работать в режиме почти короткого замыкания вторичной обмотки,хотя ток вторичной обмотке фактически определяет мощность трансформатора тока во вторичной обмотке,но напряжение вторичной обмотки создает некоторую погрешность измерения тока в первичной обмотке.Чем больше ток в первичной обмотке и температура участка линии ,проходящей через трансформатор тока,тем погрешность больше из — за большего падения напряжения на этом участке.

Добрый день. Прочитал все комментарии, но не нашел на себя ответа. Прошу уточнить, в чем разница установленных трансформаторного тока в 5 ВА или 10 ВА. Знаю что 5 ВА можно использовать в качестве расчётных. Вопрос — 10 ВА чем отличается от 5ВА и в каких случаях нельзя использовать 10 ВА в качестве расчётных за электроэнергию?

Антон, разница в мощности вторичных обмоток в 2 раза. Можно использовать ту или иную мощность, в зависимости от подключенных ко вторичным обмоткам нагрузок (реле, счетчиков, приборов, различных преобразователей и т.п.). Однозначно трудно сказать, нужно рассматривать конкретный пример и производить расчеты.

Здравствуйте. Но я правильно понимаю, что для учёта и то и другое подойдёт. Коэффициент трансформации в обоих случаях будет одинаков, то есть от мощности он не зависит. Правильно?

«коэффициентов 1 у трансформаторов тока не бывает.»
А какой тогда коэффициент у трансов 5/5?

Мир науки

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

Физика — рефераты, конспекты, шпаргалки, лекции, семинары

Измерительные трансформаторы

Измерительные трансформаторы предназначены для изоляции измерительных приборов и аппаратов автоматической защиты от цепи высокого напряжения, расширения пределов измерения измерительных приборов.

Применение этих приборов, которые обладают различными пределами, дает возможность использовать одни и те же приборы со стандартными пределами измерения (100 В и 5 А) для проведения измерений в различных цепях посредством данных приборов через измерительные трансформаторы с различными коэффициентами трансформации.

Различают измерительные трансформаторы напряжения, применяемые для включения вольтметров, частотомеров, цепей напряжения измерительных приборов (ваттметров, счетчиков, фазометров) и реле, а также трансформаторы тока, предназначенные для включения амперметров, цепей тока измерительных приборов и реле.

Устройство трансформатора напряжения и его условное обозначение показаны на рисунках 46 и 47. Первичная обмотка таких трансформаторов, которая является и обмоткой высшего напряжения, имеет большое число витков и включается как вольтметр под измеряемое напряжение U1; вторичная же обмотка является обмоткой низшего напряжения, имеет меньшее количество витков и замыкается на вольтметр и цепи напряжения других приборов.

Измерительный прибор относительно вторичной обмотки соединяется параллельно, что обеспечивает действие одного и того же вторичного напряжения. Трансформатор напряжения в условиях работы находится в условиях холостого хода, так как сопротивление вольтметра и цепей напряжения измерительных приборов велико. Поэтому внутренние падения напряжения в обмотках измерительного трансформатора не принимают больших значении, поэтому U1 = E1 и U2 = E2. Итак, с помощью измерительного трансформатора во вторичную цепь передается пропорционально измененное значение первичного трансформатора.

Напряжения первичного высокого напряжения. Определяя низкое напряжение, можно определить первичное высокое напряжение. Фаза вторичного напряжения противоположна фазе первичного.

Первичное и вторичное напряжения строго пропорциональны, если внутренние падения напряжения измерительного трансформатора равны нулю. В реальных ситуациях присутствие падений внутренних напряжений приводит к неточностям при передаче напряжения. Данные неточности приводят к появлению погрешностей напряжения, а неточности в передаче фаз способствует появлению угловой погрешности.

Погрешностью напряжения называется выражаемая в процентах погрешность в измерениях первичного напряжения, которая относится к действительному значению этого напряжения. Угловая погрешность — это угол ?u, который образуется между вектором первичного напряжения и смещенным на 180° вектором вторичного напряжения. Ее измеряют в минутах и считают положительной, если повернутый на 180° вектор вторичной величины опережает вектор первичной величины.

Трансформатор тока включают в линию так же, как амперметр, последовательно с измеряемым объектом, а вторичную обмотку замыкают на амперметр и цепи тока других измерительных приборов.

Трансформаторы напряжения позволяют определять большую силу тока на основании измерения небольшой силы тока в условиях полной безопасности. Также трансформаторы тока используют для измерения больших токов в установках с напряжением ниже 1000 В.

6-5. Выбор трансформаторов тока

а) Исходные данные

Все трансформаторы тока выбираются, как и другие аппараты, по номинальному току и напряжению установки и проверяются на термическую и динамическую устойчивость при коротких замыканиях.

Кроме того, трансформаторы тока, используемые для включения релейной защиты, проверяются на величину погрешности, которая, как указывалось выше, не должна превышать 10% по току и 7° по углу [Л. 41]. Для проверки по этому условию в информационных материалах заводов-поставщиков трансформаторов тока и в другой справочной литературе [Л. 46, 70, 94] даются следующие специальные характеристики и параметры трансформаторов тока.

1) Кривые зависимости 1 0 % -ной кратности m от сопротивления нагрузки zH подключенной к вторичной обмотке трансформатора тока (для трансформаторов тока, выпущенных в соответствии с ГОСТ 7746-55).

Согласно указанному ГОСТу 10%-ной кратностью m называется отношение, т. е. кратность, первичного тока, проходящего через трансформатор тока , к его номинальному току, при которой токовая погрешность трансформатора тока f [см. (6-10)] составляет 10% при заданной нагрузке zH. Угловая погрешность при этом достигает 7° (рис. 6-16).

Таким образом, зная кратность первичного тока, проходящего через трансформатор тока m=I1 / I1 HOM , можно по кривым 10%-ной кратности для данного типа трансформатора тока определить допустимую нагрузку zH.ДОП. при которой погрешность трансформатора тока не будет превышать 10%.

И, наоборот, зная действительную величину нагрузки, которая подключена (или должна быть подключена) к вторичной обмотке трансформатора тока zH можно по кривым 10%-ной кратности определить допустимую кратность первичного тока mДОП., при которой токовая погрешность трансформатора тока также не будет превышать 10%. При этом допустимый первичный ток будет равен:

2) Кривые зависимости предельной кратности K10 от сопротивления нагрузки zH подключенной к вторичной обмотке (для трансформаторов тока, выпущенных в соответствии с ГОСТ 7746-68).

Согласно указанному ГОСТу предельной кратностью K10 называется наибольшее отношение, т. е. наибольшая кратность, первичного тока, проходящего через трансформатор тока, к его номинальному току I1 / I1 HOM , при которой полная погрешность трансформатора тока е по (6-12) при заданной вторичной нагрузке не превышает 10%. При этом гарантируемая предельная кратность при номинальной вторичной нагрузке zH.HOM называется номинальной предельной кратностью К10 HOM Аналогично рассмотренному выше, можно, пользуясь кривыми предельной кратности, определить либо допустимую нагрузку по известной кратности первичного тока, либо допустимую кратность первичного тока по известной нагрузке, при которых полная погрешность трансформатора тока не будет превышать 10%.

3) Типовые кривые намагничивания, представляющие собой зависимость максимальных значении индукции в сердечнике трансформатора тока ВM от действующих значений напряженности магнитного поля Н; средняя длина магнитного пути; сечение сердечника; номинальное число ампер-витков.

Как известно [Л. 12], максимальное значение индукции (Т) и напряженность магнитного поля (А/см) выражаются формулами:

где Е2 — вторичная э. д. с. трансформатора тока, В; f — частота переменного тока, равная 50 Гц; — число витков вторичной обмотки; S — сечение сердечника трансформатора тока, см 2 ; .

где IHAM— намагничивающий ток, А; l — средняя длина магнитного пути, см.

Пользуясь указанными формулами и типовыми кривыми намагничивания, можно определить величину тока намагничивания IHAM, затем определить вторичный ток трансформатора тока:

и оценить допустимость полученной погрешности трансформатора тока.

4) Действительные характеристики намагничивания (в литературе называются также вольт-амперными), представляющие собой зависимость напряжения на зажимах вторичной обмотки трансформатора тока U2 от проходящего по этой обмотке тока намагничивания IHAM, т. е. U2 = f ( IHAM) (см. § 15-6).

Пользуясь действительными характеристиками намагничивания, можно также определить IHAM и I2 и оценить допустимость полученной погрешности.

Порядок расчетов с использованием рассмотренных выше специальных характеристик приводится ниже.

б) Нагрузка вторичной обмотки трансформаторов тока

Нагрузка вторичной обмотки трансформатора тока складывается из последовательно включенных сопротивлений: реле, приборов, жил контрольного кабеля и переходного сопротивления в месте контактных соединений — и в общем случае равна:

Для упрощения расчетов производится арифметическое, а не геометрическое сложение полных и активных сопротивлений.

Нагрузка вторичной обмотки трансформатора тока зависит также от схемы их соединения и вида короткого замыкания. Поэтому нагрузка должна определяться для наиболее загруженного трансформатора тока с учетом схемы соединения и для такого вида короткого замыкания, при котором получаются наихудшие результаты. В общем виде нагрузка вторичной обмотки трансформатора тока определяется как

Напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора тока U2 равно падению напряжения в подключенной к ней нагрузке:

где I2= I1 / n T— ток, проходящий по вторичной обмотке.

Поэтому для определения zH необходимо по формуле (6-18) вычислить U2 с учетом действительного прохождения токов во вторичных цепях при данной схеме соединения вторичных обмоток и расчетном виде к. з.

Сопротивление жил контрольных кабелей и проводов определяется по формуле

где l — длина кабеля, м; —удельная проводимость, равная 57 Ом/м для меди и 34 Ом/м для алюминия; S — сечение жилы кабеля или провода, мм 2 .

Сопротивление реле и прибором определяется по их известному потреблению:

где Sреле — потребление реле и приборов, В -А; Iреле — ток, при котором задано потребление, А,

Расчетные формулы для наиболее распространенных схем соединения вторичных обмоток трансформаторов тока и при различных видах к. з. приведены в табл. 6-3.

в) Расчетный первичный ток

Расчетная проверка трансформаторов тока на допустимую погрешность производится при различных значениях первичного тока, который зависит от условий работы защиты и от величины тока к. з.

В общем виде расчетный первичный ток равен:

где I 1 MAKC— максимальный ток, проходящий через трансформатор тока при к. з. в таких точках защищаемой сети, где увеличение погрешностей трансформатора тока сверх допустимой может вызвать неправильное действие защиты;

— коэффициент, учитывающий влияние на быстродействующие защиты переходных процессов при к. з., которые сопровождаются прохождением апериодических составляющих в токе к. з.

Для практических расчетов погрешностей трансформаторов тока принимаются следующие значения максимального тока I 1 MAKC для разных типов защит [Л. 43, 94]:

а) Отсечки и максимальные токовые защиты с независимой характеристикой выдержки времени

где Iс.з. — вторичный ток срабатывания защиты; nT — коэффициент трансформации трансформатора тока; 1,1 — коэффициент, учитывающий возможное уменьшение вторичного тока на 10% из-за погрешностей трансформатора тока; — коэффициент схемы (см. § 7-3).

б) Максимальные токовые защиты с зависимой характеристикой выдержки времени

где I к.з. макс — максимальное значение тока к. з., проходящего через трансформатор тока, при к. з. в точках, в которых производится согласование данной защиты с защитами смежных участков сети.

в) Токовые направленные защиты и дистанционные направленные защиты с отдельным органом направления мо щности. Максимальный ток I 1 MAKC определяется по формуле (6-23) для двух случаев: при к. з. в начале защищаемой линии и при к. з. на шинах подстанции, от которой отходит защищаемая линия, и принимается равным большему значению тока к. з., проходящему через проверяемый трансформатор тока, в указанных случаях.

г) Дистанционные защиты. Максимальный ток I 1 MAKC определяется по формуле (6-23) при к. з. в конце первой зоны защиты. Если схема дистанционной защиты выполнена так, что при однофазных к. з. защита выводится из действия, то I 1 MAKC принимается при к. з. в начале первой зоны.

д) Дифференциальные защиты. Максимальный ток I 1 MAKC определяется по формуле (6-23) при к. з. вне зоны защиты (сквозное к. з.) в условиях, когда через трансформатор тока проходит наибольший ток.

Коэффициент учитывающий влияние переходных процессов, на основании опыта эксплуатации принимается равным [Л. 43]:

а) для всех защит, выполненных с реле, имеющими быстронасыщающиеся трансформаторы (БНТ), а также для всех защит, имеющих выдержку времени 0,5 с и больше

б) для максимальных токовых зашит и отсечек с выдержкой времени меньше 0,5 с

в) для направленных защит с выдержкой времени меньше 0,5 с

г) для дистанционных защит с выдержкой времени меньше 0,5 с

д) для дифференциальных защит без БНТ

г) Проверка трансформаторов тока по кривым 10%-ной кратности

Проверка производится в следующем порядке.

1) По формулам (6-17), (6-19), (6-20) и табл. 6-3 определяется фактическая нагрузка zH которая подключена или должна быть подключена к вторичной обмотке трансформатора тока.

2) По формулам (6-21)—(6-23) определяется расчетный первичный ток, при котором должна производиться проверка данного трансформатора тока.

3) Определяется расчетная кратность первичного тока по формуле

В этой формуле коэффициент 0,8 учитывает то, что кривые 10% -ной кратности построены по средним (типовым) характеристикам намагничивания стали, используемой для изготовления сердечников трансформаторов тока, и что отклонение действительных характеристик от типовых может достигать 20% (такое отклонение допускается ГОСТ 7746-55).

Работа трансформатора тока при 10%-ной погрешности происходит в той части характеристики намагничивания, когда сердечник уже приближается к насыщению. В этих условиях даже небольшое отклонение действительного тока от расчетного может вызвать резкое увеличение тока намагничивания и как следствие этого увеличение погрешности трансформатора тока. Поэтому, для того чтобы при расчетах по заводским кривым 10%-ной кратности не допустить значительную ошибку, рекомендуется учитывать указанный выше разброс характеристик и вводить в формулу (6-24) коэффициент 0,8.

4) По кривым 10%-ной кратности для данного типа трансформатора тока и данного коэффициента трансформации определяется по расчетной кратности mрасч допустимая нагрузка z н. доп на вторичную обмотку трансформатора тока.

5)Сравниваются фактическая и допустимая нагрузки. Если то трансформатор тока удовлетворяет требованиям 10%-ной погрешности. Если то необходимо уменьшить zH путем уменьшения количества подключаемых реле и приборов или увеличения сечения контрольного кабеля (или уменьшения его длины). Уменьшение zH может быть также достигнуто путем последовательного соединения двух вторичных обмоток трансформатора тока.

6) Если нагрузку уменьшить нельзя, то по тем же кривым 10%-ной кратности по определенной в п. 1 фактической нагрузке zH определяется допустимая кратность первичного тока mдоп. и проверяется возможность снижения расчетной кратности mрасч так, чтобы выполнялось условие

Снижение расчетной кратности может быть достигнуто путем увеличения номинального первичного тока трансформатора тока, т. е. путем перехода на трансформатор тока с большим коэффициентом трансформации.

д) Проверка трансформаторов тока по кривым предельной кратности

Проверка производится в точно таком же порядке, что и рассмотренная выше проверка по кривым 10%-ной кратности. Однако поскольку ГОСТ 7746-68 не оговаривает допустимости отклонения действительных кривых предельной кратности от приведенных в информационных материалах завода, то расчетная кратность первичного тока определяется по формуле

которая отличается от формулы (6-24) отсутствием коэффициента 0,8.

е) Проверка трансформаторов тока по типовым характеристикам намагничивания

Для расчетной проверки трансформаторов тока этим методом необходимо иметь следующие данные:

типовые характеристики намагничивания стали сердечников трансформаторов тока ВM= f (H);

число витков вторичной обмотки или номинальное число ампер-витков

сечение стали сердечника трансформатора тока S, см 2 ;

среднюю длину магнитного пути l, см;

омическое сопротивление вторичной обмотки r2, Ом.

Все эти данные согласно ГОСТ 7746-68 должны указываться в информационных материалах заводов — поставщиков трансформаторов тока.

Проверка производится в следующем порядке:

1) По формулам (6-17), (6-19), (6-20) и табл. 6-3 определяется фактическая нагрузка, подключаемая к вторичной обмотке zH.

2) По формулам (6-21)—(6-23) определяется первичный расчетный ток I 1 расч и вторичный расчетный ток:

3) Определяется вторичная э. д. с. по формуле:

Входящее в формулу (6-27) сопротивление вторичной обмотки трансформатора тока z2 не является постоянной величиной и поэтому в информационных материалах завода теперь не приводится. Для практических расчетов можно принимать следующие значения: для трансформаторов тока с кольцевым сердечником и равномерно распределенной вторичной обмоткой z2 = r2, для трансформаторов тока других исполнений приближенно z2 = 1,25 r2 [Л. 45].

4) По формуле (6-14) определяется величина индукции в сердечнике ВM при расчетных условиях. При этом если известно не то определяется количество витков вторичной обмотки как

5) По типовым характеристикам намагничивания и известной величине ВM определяется соответствующее ей значение напряженности магнитного поля Н. При этом с учетом того, что типовые характеристики намагничивания могут отличаться от действительных на 20%, типовые характеристики снижаются на эту величину. Снижение характеристик производится путем уменьшения на 20% соответственно ординат и абсцисс для нескольких точек характеристики [Л. 56].

Каждый электрик должен знать:  Как устроены и работают полупроводниковые диоды

6) Из формулы (6-15) определяется ток намагничивания

7) Определяется действительный вторичный ток и погрешность трансформатора тока, при угловой погрешности = 0 :

Если то трансформатор тока удовлетворяет 10%-ной погрешности.

Расчетная проверка трансформаторов тока по типовым характеристикам намагничивания может производиться и в другом, рассмотренном ниже порядке:

1) и 2) выполняются так же.

3) Определяется величина тока намагничивания из условия, чтобы погрешность трансформаторов тока не превышала 10%:

4) По формуле (6-15) определяется Н.

5) По сниженным на 20% типовым характеристикам намагничивания и известному Н определяется соответствующее значение ВM.

6) Из формулы (6-14) определяется э. д. с. Е2:

7) Определяется допустимое сопротивление вторичной цепи трансформатора тока, равное zВ.Ц. = z2 + zН.ДОП. при котором погрешность трансформатора тока не будет превышать 10%

8) Определяется допустимое сопротивление нагрузки на вторичную обмотку

Если то трансформатор тока удовлетворяет 10%-ной погрешности.

ж) Проверка трансформаторов тока по действительным характеристикам намагничивания

Проверка производится в следующем порядке:

1) По формулам (6-17), (6-19), (6-20) и табл. 6-3 определяется фактическая нагрузка zH подключенная к вторичной обмотке.

2) По формулам (6-21)—(6-23) определяется расчетный первичный ток I 1 расч. по формуле (6-26) — расчетный вторичный ток I 2 расч.

3) По формуле (6-30) определяется ток намагничивания I НАМ при определенном выше расчетном вторичном токе и погрешности трансформатора тока 10%.

4) Строится наиболее низкая характеристика намагничивания проверяемых трансформаторов тока U2 = f (I НАМ ) и по этой характеристике и полученному выше току намагничивания I НАМ определяется соответствующее ему значение напряжения U2.

5) Определяется допустимое сопротивление нагрузки zН.ДОП. при котором погрешность трансформаторов тока не будет превышать 10% по величине и 7° по углу, по формуле:

Формула (6-31) выводится на основании следующих соотношений. Из выражения (6-8) следует, что когда при расчетных условиях трансформатор тока работает с погрешностью 10%, т. е. когда его ток намагничивания составляет Iнам = 0,1 I 1 расч. то действительный вторичный ток равен:

С другой стороны, э. д. с. E2, определенная по характеристике намагничивания при том же токе намагничивания IHAM равна:

Приравнивая правые части уравнений (6-32) и (6-33), получаем:

Таким образом, для того чтобы погрешность трансформаторов тока не превышала допустимых 10%, нагрузка на его вторичную обмотку не должна превышать zн.доп, определенного по формуле (6-31). Пользуясь этой же методикой, можно произвести обратную проверку, т. е. по известной нагрузке zH определить погрешность трансформаторов тока. Ниже рассмотрен пример такой проверки.

Пусть требуется определить погрешности трансформаторов тока типа ТПФ-1/3, 200/5 при одинаковой нагрузке па его вторичные обмотки z1 = 1 Ом. Сопротивление вторичных обмоток z2 = 0,3 Ом для обмотки класса 1 и z2 = 0,4 Ом для обмотки класса 3. Расчетный первичный ток I 1 расч. = 2 000 А.

1) Определяется расчетный вторичный ток

2) Строятся характеристики намагничивания обоих сердечников трансформаторов тока (рис. 6-17).

3) Определяются э. д. с. вторичных обмоток по формуле:

Для сердечника класса 1 Е2 = 50 (0,3 + 1) = 65 В.

Для сердечника класса 3 Е2 = 50 (0,4 + I) = 70 В.

4) Принимая из-за их незначительного различия, по характеристикам намагничивания, приведенным на рис. 6-17, определяются токи намагничивания.

Для сердечника класса 1 ток намагничивания при напряжении 65 В составляет IНАМ= 1,1 А.

Таким образом, во вторичной обмотке будет проходить ток не 50 А, а 50— 1,1 = 48,9 А. Следовательно, погрешность этого сердечника равна:

что не превышает допустимых 10%.

Расчетная э. д. с. сердечника класса 3 составляет 70 В. Однако из характеристики намагничивания этого сердечника видно, что начиная с тока намагничивания, равного примерно 5,5 А, происходит его насыщение, вследствие чего напряжение на вторичной обмотке остается неизменным и равным примерно 51 В. Поэтому наибольший действительный вторичный ток, который может проходить по вторичной обмотке и подключенной к ней нагрузке 1 Ом, составляет:

з) Проверка возможности использования трансформаторов тока при погрешности более 10%

В ряде случаев в схемах максимальных токовых защит и токовых отсечек могут быть использованы трансформаторы тока, работающие с погрешностью более 10%. Использование таких трансформаторов тока возможно, если величина действительного вторичного тока, который они дают при к. з. в зоне действия защиты, достаточна для ее надежного действия.

Проверка производится по действительным характеристикам намагничивания в следующем порядке.

1) Строится характеристика намагничивания U2 = f (IНАМ). Затем по формуле Е2 = U2— IНАМ z2 определяется э. д. с. трансформатора тока для нескольких произвольно выбранных значений IНАМ и на том же графике строится характеристика E2 = f (IНАМ).

2) По формулам (6-17), (6-19), (6-20) и табл. 6-3 определяется фактическая нагрузка zH, подключенная к вторичной обмотке.

3) Определяется э. д. с. трансформатора тока при прохождении по его первичной обмотке тока к. з., при котором должно быть обеспечено надежное действие защиты

4. По характеристике E2 = f (IНАМ) и определенному выше значению э. д. с. определяется соответствующее ей значение тока намагничивания IНАМ.

5) Определяется действительный вторичный ток

6) Определяется коэффициент чувствительности защиты

где ICP. — вторичный ток срабатывания реле защиты. Для надежного действия защиты необходимо, чтобы

и) Проверка отсутствия вибрации токовых реле при больших погрешностях трансформаторов тока

При работе трансформаторов тока с большими погрешностями происходит искажение формы кривой вторичного тока, вследствие чего при определенных условиях может возникнуть неустранимая вибрация электромагнитных токовых реле. При вибрации подвижной системы реле не происходит замыкания его контактов и защита отказывает в действии. Поэтому при работе трансформаторов тока с погрешностью более 10% необходимо производить дополнительную проверку.

Опытом эксплуатации и специальными испытаниями установлено, что неустранимая вибрация наступает при следующих условиях: у реле типа ЭТ-520 при погрешности трансформаторов тока 35% и больше при кратности тока в реле относительно тока срабатывания 3,5 и более; у реле тина РТ-40 при погрешности 40% и больше при кратности 4 и более.

Таким образом, для проверки пригодности трансформаторов тока необходимо определить действительную кратность тока в реле относительно тока срабатывания при работе трансформаторов тока с погрешностью 35 или 40% соответственно.

Кратность тока в реле определяется по формулам:

где — расчетный вторичный ток в реле защиты; 0,65 и 0,6 — коэффициенты, учитывающие уменьшение действительного вторичного тока в реле при погрешности трансформаторов тока 35 и 40% соответственно; kcx — коэффициент схемы (см. § 7-3).

При для реле ЭТ-520 или для реле PT-40 вибрация не возникает и реле работают надежно.

Если же для реле ЭТ-520 или для реле РТ-40, то необходимо определить нагрузку zH на вторичную обмотку трансформаторов тока, при которой его погрешность не будет превышать 35 или 40% соответственно для разных реле.

Расчет производится по действительным характеристикам намагничивания в следующем порядке:

1) Строится наиболее низкая характеристика U 2 = f (IНАМ) и аналогично п. 3. характеристика E2 = f (IНАМ).

2) Определяется ток намагничивания при погрешности трансформатора тока соответственно 35 или 40%:

для реле ЭТ-520 IНАМ = 0,35 I 2 расч; для реле РТ-40 IНАМ = 0,4 I 2 расч;.

3) По характеристике E2 = f (IНАМ) и полученным значениям IНАМ определяются соответствующие значения э. д. с. Е2.

4) Определяется допустимое сопротивление нагрузки по формулам:

Расширение пределов измерения амперметра с помощью трансформатора тока

Цель работы: научиться измерять ток амперметром, с использованием, для расширения его пределов измерения, трансформатора тока.

Программа работы.

Расширение показаний амперметра с помощью трансформатора тока.

1.Ознакомился со стендом и приборами.

Измн.Измн.
ЛистЛист
№ докум.№ докум.
ПодписПодпис
ДатаДата
ЛистЛист
ЛР 140 448 20 03 2015 ТО ЛР 140 448 20 03 2015 ТО
Л1
И1
И2
15А

2.Собрал схему на рисунке 1.1 и после проверки ее преподавателем включил питание.

3. Установил на амперметре предел измерения тока 2,5А.

4. Трансформатор тока подключил в цепь на зажимы первичной обмотки Л1 — 15А, амперметр подключил к зажимам И1,И2.

5. Включил ТЭН на минимальный нагрев.

6. Снял показания амперметра лабораторного в делениях, рассчитал цену деления.

7. Снял показания амперметра измерительного модуля стенда.

8. Заполнил таблицу.

9. Трансформатор тока подключил на гнезда первичной обмотки Л 1 — 50А

10. Включил ТЭН на максимальный нагрев.

11. Снял показания амперметра лабораторного в делениях, заполнил таблицу.

Рассчитал: Показания амперметра лабораторного с учетом коэффициента трансформации. Занес показания в таблицы.

Показания приборов
Амперметра стендового, А. Лабораторного, А.
Делений Ампер
4.7 0.49
7.8 0.82
Измерено Вычислено
I1 I2 К Кн I , I ,, Y ˄I
А А A A % A
3.2 0.46 6.95 4.6 43.8 2.74
4.6 0.74 6.4 7.4 56.3 3.86

Формулы для вычисления: ˄I=I1

Измн.
Лист
№ докум.
Подпис
Дата
Лист
ЛР 140 448 20 03 2015 ТО

I2 ; ; ; ; ;

Лабораторная работа №

Измн.
Лист
№ докум.
Подпис
Дата
Лист
ЛР 140 448 20 03 2015 ТО

3

Проверка технического ваттметра.

Цель работы:на практике проверить точность показаний ваттметра, установленного в измерительном модуле стенда и образцового ваттметра определить их абсолютную и относительную погрешности. В качестве образцового ваттметра использовать лабораторный ваттметр класса точности 0,5.

Программа работы.

Проверка точности показаний вольтметра стенда.

1.Ознакомился со стендом и приборами.

2.Собрал схему на рисунке 1.1 и после проверки ее преподавателем включил питание.

3.Установил на образцовом ваттметре предел по напряжению 300В, предел по току 5А.

4.Включил ТЭН для первого измерения только на максимальное вращение.

5.Снял показания ваттметра стенда в ваттах.

6.Снял показания ваттметра образцового в делениях.

7.Включил ТЭН с начала на минимальный нагрев, затем на максимальный, каждый раз выполнял пункты 4,5.

Цену деления образцового ваттметра , где предел по напряжению, — предел по току, N – количество делений шкалы ваттметра.

Рассчитал показания образцового ваттметра в ваттах, используя рассчитанную цену деления. Занес показания в таблицу.

Абсолютную погрешность ΔW=Wи-W,

Где показания проверяемого ваттметра,

Инструкция по проверке трансформаторов тока, используемых в схемах релейной защиты и измерения

Название Инструкция по проверке трансформаторов тока, используемых в схемах релейной защиты и измерения
страница 3/15
Тип Инструкция

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Инструкция

1.3 Метрологические характеристики ТТ для релейной защиты

В ГОСТ 7746-89 [14] регламентированы три вида погрешностей ТТ — токовая, угловая и полная. Все они служат количественными характеристиками отличий вторичного тока ТТ (конечно, умноженного на номинальный коэффициент трансформации nт ном), от первичного. Стандарт регламентирует погрешности только в установившемся режиме и только при синусоидальном первичном токе.

Определения понятий этих погрешностей даны в ГОСТ 18685-73 [15] (основаны на номинальном коэффициенте трансформации).

Токовая погрешность. Токовая погрешность характеризует относительное различие действующих значений токов, выражается в процентах и определяется по формуле

где I1 и I2 — действующие значения соответственно первичного и вторичного токов.

Угловая погрешность. Угловая погрешность определяется как угол  между вектором первичного тока и вектором первой гармоники вторичного тока (см. рисунок 2). Она выражается в градусах (минутах) или радианах (сантирадианах) и считается положительной, когда вектор вторичного тока опережает вектор первичного тока. Пользуясь методом эквивалентных синусоид и векторной диаграммой, угловая погрешность  может быть вычислена через значения угла потерь в стали , угла 2 между векторами вторичной ЭДС Е2 и вторичного тока I2, а также через отношение модулей векторов намагничивающего и первичного токов, приведенных к числу витков вторичной обмотки :

Полная погрешность. Полная погрешность , выраженная в процентах, определяется по формуле

где I1 — действующее значение первичного тока;

i2 и i1 — мгновенные значения вторичного и первичного токов;

Т — длительность периода тока;

t — текущее время.

называется первичным мгновенным током полной погрешности.

Аналогично определяется вторичный мгновенный ток полной погрешности

Полная погрешность может быть выражена через i2:

Для уменьшения токовой погрешности (в некотором диапазоне токов) заводы — изготовители ТТ часто применяют так называемую витковую коррекцию, состоящую в том, что действительное число витков вторичной обмотки w2 делается немного меньше номинального w2ном, рассчитанного по номинальному коэффициенту трансформации и числу витков первичной обмотки по формуле (15). Если ТТ имеет витковую коррекцию, то его коэффициент витковой коррекции

Для выяснения связи между током полной погрешности и намагничивающим током сложим выражения вторичного намагничивающего тока из формулы (5) с выражением (22) вторичного мгновенного тока полной погрешности. При этом получим:

Выражение (25) показывает, что при отсутствии витковой коррекции (в = 0) вторичный мгновенный ток полной погрешности равен мгновенному вторичному намагничивающему току, взятому с обратным знаком.

т.е. разность между вторичным мгновенным током полной погрешности и взятым с обратным знаком вторичным намагничивающим током прямо пропорциональна приведенному к w2 первичному току i12, причем коэффициентом пропорциональности является коэффициент витковой коррекции.

Следовательно, при синусоидальном первичном токе ток полной погрешности и намагничивающий ток, взятый с обратным знаком, имеют одинаковый состав высших гармоник и различаются только первыми гармониками. Между их первыми гармониками справедливо соотношение, аналогичное формуле (25):

На векторной диаграмме токов ТТ, построенной для первых гармоник, векторы будут располагаться приблизительно так, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3 — Векторная диаграмма токов двухобмоточного ТТ
При наличии витковой коррекции (в > 0) имеем следующие соотношения между величинами:

Витковая коррекция уменьшает токовую и полную погрешности в некотором диапазоне первичных токов, но практически не влияет на угловую погрешность ТТ. Следует также заметить, что витковая коррекция обычно рассчитывается для компенсации небольших погрешностей.

Как уже было отмечено, физические процессы трансформации тока в ТТ зависят от действительных чисел витков обмоток. Поэтому в расчетах для релейной защиты нередко соотношения между токами ТТ выражаются через витковый коэффициент трансформации и для характеристики установившегося режима ТТ вместо токовой погрешности используется погрешность МДС в процентах:

а вместо полной погрешности используется относительный намагничивающий ток I0*, выраженный в относительных единицах или процентах:

Погрешность МДС однозначно связана с токовой погрешностью через коэффициент витковой коррекции:

Отсюда следует, что если значение fF отрицательное, а при индуктивно-активной нагрузке ТТ оно всегда отрицательное, то с помощью витковой коррекции токовая погрешность по абсолютному значению может быть уменьшена, а при 100 в = — fF она будет равна нулю.

Введение малой витковой коррекции при токе, не превышающем номинальный ток ТТ, практически не влияет на погрешность МДС. При этом согласно выражению (28) кривая зависимости токовой погрешности от первичного тока I1 под влиянием витковой коррекции сдвигается вверх всеми точками на величину 100 в относительно кривой fF (I1), a при отсутствии витковой коррекции совпадает с последней (fт = fF).

Можно показать, что пренебрежение витковой коррекцией и использование номинального коэффициента трансформации nт ном вместо Кв (т.е. принятие допущения Кв = nт ном) при расчете токовой погрешности ТТ fт расч приводит к ошибке в определении токовой погрешности, приблизительно равной 100 в (%):

где fт — действительное значение токовой погрешности.

Например, если в = 0,01 fт = +1%, то расчетное значение токовой погрешности будет fтрасч=0, а если fт = — 0,5%, то получим fт расч = — 1,5%.

Отсюда следует, что при расчетной проверке измерительных ТТ на соответствие требованиям класса точности обязателен учет витковой коррекции, т.е. действительных чисел витков обмоток и номинального коэффициента трансформации ТТ.

Номинальная вторичная нагрузка. Номинальная вторичная нагрузка ТТ представляет собой значение нагрузки на зажимах вторичной обмотки, указанное на паспортной табличке ТТ. Номинальная вторичная нагрузка выражается в омах (zн ном) или в вольт-амперах (Sн ном) при номинальном вторичном токе ( ). Значение номинальной вторичной нагрузки устанавливается заводом-изготовителем, и на нем основываются требования к точности ТТ, регламентируемые классами точности как для измерений, так и для защиты. При расчетах релейной защиты желательно учитывать сопротивление реле в режиме их срабатывания, причем по максимальному значению, т.е. независимо от того, вырастает ли сопротивление реле при срабатывании или падает, учитывать нужно большее значение.

Предельная кратность. Предельная кратность тока ТТ по точности, обычно именуемая просто предельной кратностью, — это наибольшее значение кратности первичного тока (отношение действующего значения первичного тока к номинальному его значению), при которой полная погрешность при заданном сопротивлении вторичной нагрузки и определенном ее коэффициенте мощности не превышает допустимое значение, установленное в зависимости от класса точности ТТ для защиты.

Трансформатор тока для защиты по ГОСТ 7746-89 [14] подразделяется на классы точности 5Р и 10Р, для которых допустимое значение полной погрешности соответственно равно 5 и 10%. В составе требований классов точности 5Р и 10Р имеются также требования по ограничению токовой и угловой погрешностей ТТ при номинальном первичном токе.

Пределы допустимых погрешностей ТТ классов Р (для релейной защиты) в рабочих условиях применения и в установившемся режиме при номинальной нагрузке с соs = 0,8 (см. ГОСТ 7746-89) даны ниже.

Класс точности Предел допустимой погрешности
при номинальном первичном токе Полная погрешность при токе номинальной предельной кратности, %
токовой, % угловой
минуты сантирадианы
±1 ±60 ±1,8 5
10Р ±3 Не нормируют Не нормируют 10

Предельная кратность тока ТТ является функцией сопротивления вторичной нагрузки. Согласно ГОСТ 7746-89 [14], заводы-изготовители в информационных материалах обязаны приводить кривые предельной кратности вторичных обмоток класса Р для вторичных нагрузок от 25% номинальной и выше. Кривые предельной кратности изготовителями обычно даются для нагрузки с номинальным коэффициентом мощности, равным 0,8.

Номинальная предельная кратность ТТ — это гарантируемая изготовителем ТТ предельная кратность тока при номинальной вторичной нагрузке с номинальным коэффициентом мощности и заданной классом точности полной погрешности.

Для класса точности 5Р предельная кратность обычно обозначается К5, номинальная предельная кратность К5 ном. Соответственно для класса точности 10Р предельная кратность и номинальная предельная кратность тока обозначаются К10 и К10 ном.

Общее обозначение предельной кратности тока по точности — буква К, номинальной предельной кратности — Кном.

На паспортной табличке ТТ изготовитель указывает для вторичных обмоток для релейной защиты номинальный класс точности (5Р или 10Р) и значение номинальной предельной кратности Кном.

Ток намагничивания. Согласно ГОСТ 18685-73 [15] ток намагничивания ТТ есть действующее значение тока, потребляемого вторичной обмоткой ТТ, когда к вторичным зажимам подведено синусоидальное напряжение номинальной частоты, причем первичная обмотка и все остальные обмотки разомкнуты.

Процедура определения тока намагничивания, регламентированная ГОСТ 7746-89 [14], сужает приведенное выше определение тока намагничивания до его значения при одном расчетном значении напряжения (U) на зажимах вторичной обмотки, равном действующему значению вторичной ЭДС обмотки при номинальной нагрузке и номинальной предельной кратности первичного тока ТТ.

Расчетное значение напряжения (вольт) находят по формуле

где rт2 — активное сопротивление вторичной обмотки, его значение должно быть приведено к температуре, при которой определяется ток намагничивания;

Кном — номинальная предельная кратность при некоторой (5% или чаще 10%) полной погрешности;

zн ном — номинальное сопротивление нагрузки данной вторичной обмотки ТТ, Ом.

Значения расчетного напряжения U для измерения тока намагничивания первой и промежуточных ступеней каскадных ТТ устанавливаются в стандартах на ТТ конкретных типов.

Напряжение U следует измерять вольтметром, реагирующим на среднее абсолютное значение напряжения.

Измерение напряжения U проводится:

— непосредственно на выводах испытуемой вторичной обмотки, если ТТ не имеет собственной первичной обмотки;

— для ТТ, имеющих собственную первичную обмотку, — на выводах первичной обмотки; при этом показания вольтметра должны быть умножены на отношение чисел витков вторичной и первичной обмоток;

— для шинных, втулочных, встроенных и разъемных ТТ, не имеющих собственной первичной обмотки, — на выводах специальной «контрольной» обмотки, намотанной на ТТ на время испытаний; при этом показания вольтметра должны быть умножены на отношение чисел витков вторичной и «контрольной» обмоток.

Ток намагничивания следует измерять амперметром (миллиамперметром), реагирующим на действующее значение несинусоидального переменного тока, например электромагнитной или электродинамической системы.

Измеренное действующее значение тока намагничивания не должно превышать допустимое значение, указанное изготовителем в паспорте ТТ. Таким образом проверяется отсутствие короткозамкнутых витков вторичной обмотки и соответствие ТТ указанной в его паспортной табличке номинальной предельной кратности.

Согласно ГОСТ 7746-89 [14] ток намагничивания обмоток для релейной защиты, выраженный в процентах от (I2ном Кном), не должен превышать допустимое значение полной погрешности для номинального класса точности обмотки доп. Обычно допустимое значение тока намагничивания изготовителем устанавливается много меньшим, чем допустимый вторичный ток полной погрешности .

Добавить комментарий