Назначение измерительных трансформаторов: Измерительные трансформаторы напряжения. Устройство и работа

Содержание

Измерительные трансформаторы напряжения. Устройство и работа

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

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

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

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

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

Устройство и работа

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

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

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

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

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

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

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

Особенности подключения

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

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

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

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

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

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

Разновидности

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

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

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

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

Основные схемы подключения

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

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

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

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

Похожие темы:

Измерительные трансформаторы напряжения назначение и принцип действия

Измерительные трансформаторы тока и напряжения применяются на промышленных предприятиях, в линиях электропередач для контроля различного электрического оборудования. Аварийность высоковольтных измерительных трансформаторов контролируется соответствующими системами. С их участием ведется учет потребления электричества. Что собой представляют измерительные трансформаторы напряжения и тока, назначение и принцип действия установок будет рассмотрено далее.

Разновидности

Высоковольтное измерительное оборудование включает в себя два типа устройств. В эту категорию устройств входят:

  • Измерительный трансформатор напряжения.
  • Измерительный трансформатор тока.

Первая категория приборов предназначена для работы вольтметров, фазометров, реле соответствующих типов. В область работы измерительных трансформаторов тока входит осуществление функционирования амперметров и прочего подобного оборудования.

Представленные типы измерительных трансформаторов производятся с номинальной мощностью от 5 до нескольких сот ВА. Измерительные трансформаторы тока и напряжения предназначены для совместной работы с вольтметрами на 100 В и амперметрами 1-5 А.

Трансформатор тока

Измерительными преобразователями тока выполняется несколько особых функций. К ним подключаются установки, которые выполняют измерение работы оборудования в разных режимах. Принцип действия, которым характеризуется трансформатор тока, обеспечивает несколько основных функций аппаратуры. К ним относится следующее:

  • Преобразование переменных токовых показателей к значениям 1 или 5 А.
  • В нормальном режиме изолируют вторичный токовый контур от высоковольтной составляющей первичной обмотки.
  • Снижение аварийности. Установка предотвращает поражение обслуживающего персонала током, защиту вторичных цепей от перегрузки.

Измерительные трансформаторы постоянного тока помимо перечисленных функций имеют в своем составе выпрямитель. Вторичные цепи заземляются во всех трансформаторах в одной точке. При повреждении изоляции монтаж измерительных трансформаторов позволяет предотвратить перегрузку вторичного контура.

Условия эксплуатации

Измерительные трансформаторы постоянного тока, переменного тока представляют собой высоковольтный агрегат. Прибор нормально функционирует только при выполнении правил по эксплуатации, требований охраны труда. Персонал знакомится со всеми установленными нормами, в каком режиме производится обслуживание, испытание измерительного оборудования. Сотрудники допускаются до работы с трансформатором только после полного инструктажа.

Персонал должен знать, при каких условиях производится испытания, осмотр, поверка и ремонт измерительных трансформаторов. В противном случае даже при условии правильного монтажа работу технической установки могут нарушить неправильные действия сотрудников.

Принцип устройства конструкции запрещает размыкать вторичную обмотку в трансформаторе, которая находится под напряжением. Такому действию сопутствует нарушение изоляции. Потребуется произвести ее замену. Сердечник перегревается. Нормальный режим работы нарушается. В процессе постоянных перегрузок трансформатору становится невозможно выполнять возложенные на него действия. Работает в этом случае неправильно и первичная обмотка. Здесь появляется замыкание. Это также приводит к замене контура.

Чтобы переключить в процессе испытаний в схеме при подведенном электрическом токе, предварительно вторичную катушку закорачивают.

Погрешность

Измерительные выпрямители и трансформаторы тока нуждаются в проверке погрешности. В ходе испытательного процесса к агрегату присоединяется аналогичное оборудование. При монтаже важно, чтобы при поверке техники применялся образцовый, исправный трансформатор тока. В ходе измерений на его вторичном контуре определяется показатель при помощи амперметра.

Испытание оборудования определяет не только погрешность, но и ряд других показателей. В ходе поверки вычисляется коэффициент трансформации, производится техническое освидетельствование качества изоляции контуров, состояние сердечника. Исследуется вопрос о том, выполняется ли установкой возложенные на нее функции, соответствует ли полярность обмоток заданным производителем характеристикам.

При проведении технического освидетельствования соответствия оборудования нормативным требованиям производится контроль вторичных цепей. В случае выявления отклонений, дефектов, требуется замена комплектующих. В зависимости от назначения аппаратура должна демонстрировать заявленные производителем характеристики.

Трансформатор напряжения

Измерительные трансформаторы напряжения применяются для понижения напряжений первичного контура с уровня 110, 40, 6, 10 кВ и т. д. Таким трансформаторам доступно выполнять ряд функций:

  • Преобразовывать первичное переменное напряжение в стандартный электрический ток.
  • Защита обслуживающего персонала, подключенных приборов от перегрузок.
  • Техническая поддержка оперативных цепей, которые работают от постоянного и переменного тока

По принципу функционирования измерительные трансформаторы напряжения приближаются к режиму холостого хода. Пользуются спросом такие разновидности представленной измерительной техники, как НТМК, НАМИ, НОЛ и прочие агрегаты. Установки работают с постоянным и переменным током, которые соответствуют назначению. Мы уже писали про трансформаторы НТМИ, подробнее читайте здесь.

Конструкция

Конструкция приборов измерительного типа схожа на обычные силовые разновидности оборудования. Агрегат имеет первичную и вторичную (одну или несколько) обмотки. Активная часть включает в себя серечник из специальной электротехнической стали. Материал набран в виде пластин определенной конфигурации.

Первичный контур имеет большее количество витков, чем на вторичной катушке. На него подается напряжение от сети. К выводам вторичной обмотки подсоединяется ваттметр или иное подобное измерительное оборудование. Оно характеризуется высоким сопротивлением. Поэтому в ходе нормальной работы по вторичной обмотке подается ток с малым значением.

На выходе устройство может коммутироваться с различными реле, вольтметром, ваттметром. Принцип действия системы похож на работу силового оборудования. Работа производится с переменным значением электрического тока. Чтобы преобразовать его в постоянную величину, используется в конструкции выпрямитель.

Погрешность

Класс точности представленного оборудования зависит от определенных факторов. На этот показатель влияют потери при намагничивании. На величину погрешности измерительного преобразователя напряжения влияют следующие факторы:

  • Проницаемость электротехнической стали сердечника.
  • Конструкционное исполнение магнитопривода.
  • Коэффициент мощности, который определяется вторичной нагрузкой.

Оборудование способно компенсировать погрешность показателя напряжения при уменьшении количества витков в первичной катушке. Компенсирующие обмотки влияют на уменьшение угловой погрешности.

Обслуживание

Перед монтажом, запуском в эксплуатацию производится испытание представленного оборудования. При измерениях выполняется изучение режимов работы поверяемых агрегатов, а также контроль изоляционных слоев.

В измерительном процессе применяется соответствующая техника. Поверка производится в условиях производства оборудования. После монтажа также необходимо производить соответствующую оценку работы оборудования заявленным характеристикам. Если будут выявлены отклонения, выполняется ремонт измерительных трансформаторов.

Периодически в соответствии с условиями эксплуатации производится техническое обслуживание агрегата. На это влияет тип конструкции. Соответствующее обслуживание аппаратуры позволяет избежать сбоев в работе системы, непредвиденных поломок, остановок в работе.

Установкой, обслуживанием представленной техники имеет право заниматься только квалифицированный персонал. В противном случае это будет небезопасно для сотрудников. Неправильное обслуживание приводит к нарушению работы техники.

Рассмотрев особенности измерительных преобразовательных приборов, можно понять их отличие, особенности эксплуатации и обслуживания. Это поможет подобрать оборудование, необходимое для обеспечения соответствующих потребителей электрическим током заданного значения.

Автор: Владимир Васильев · Опубликовано 20 января 2016 · Обновлено 29 августа 2018

Своим появлением трансформатор обязан английскому ученому Майклу Фарадею. В 1831 году физик описал явление, которое назвал «электромагнитная индукция». Оно заключается в том, что в близко расположенных катушках (обмотках) проявляется ярко выраженная

электромагнитная взаимосвязь. То есть, если в первой катушке (первичной обмотке) создать переменный ток, то во второй катушке (вторичной обмотке) возбуждается напряжение с аналогичной частотой и мощностью, зависящей от многих параметров, которые рассмотрим далее.

Трансформаторы напряжения назначение и принцип действия

Трансформаторы напряжения предназначены для преобразования энергии источника напряжения в напряжение с нужным нам значением (амплитудой). Нужно заметить, что такие трансформаторы работают только с переменным напряжением и его частота остается неизменной.

Для чего нужен трансформатор напряжения?

Трансформаторы напряжения, в силу своей универсальности, необходимы в блоках питания, устройствах обработки сигналов, передающих устройствах, аппаратах передачи электроэнергии и во многом другом оборудовании.

По коэффициенту трансформации эти устройства могут делиться на 3 типа:

  1. трансформатор напряжения понижающий – на выходе устройства напряжение ниже входного (n>1), например, применяется в блоках питания;
  2. повышающий трансформатор – на выходе устройства напряжение выше, чем напряжение на входе (n Как работает трансформатор напряжения?

После того, как в первичной обмотке появится переменное напряжение U1, в магнитопроводе возникает переменный магнитный поток Ф, который возбуждает напряжение во вторичной обмотке U2. Это наиболее простое и краткое описание принципа работы трансформатора напряжения.

Самым главным параметром трансформаторов является «коэффициент трансформации» и обозначается латинской «n». Он вычисляется делением напряжение в первичной обмотке на напряжение во вторичной обмотке или количества витков в первой катушки на количество витков во второй катушке.

Этот коэффициент позволяет рассчитать необходимые параметры вашего трансформатора для выбранного устройства. Например, если первичная обмотка имеет 2000 витков, а вторичная -100 витков, то n=20. При напряжении сети 240 вольт, на выходе устройства должно быть 12 вольт. Так же, можно определить количество витков при заданных, входном и выходном, напряжениях.

Чем отличается трансформатор тока от трансформатора напряжения?

По определению эти устройства предназначены для работы с разными электрическими величинами, как основными и соответственно, схемы включения будут различными. Например, трансформатор тока питается от источника тока и не работает, даже может выйти из строя, если его обмотки не нагружены и через них не идет электрический ток. Трансформатор напряжения питаются от источников напряжения и, наоборот, не может долго работать в режиме с большими токовыми нагрузками.

Измерительные трансформаторы напряжения и тока

При эксплуатации оборудования с высокими рабочими напряжениями и большими токами потребления встает вопрос их измерения и контроля. Здесь на помощь приходят измерительные трансформаторы. Они обеспечивают гальваническую развязку измерительного оборудования от цепей с повышенной опасностью и снижение измеряемой величины до уровня, необходимого для замеров.

Дополнительная информация

Прежде чем покупать трансформатор напряжение, нужно проанализировать все требования, выдвигаемые к устройству. Необходимо учитывать не только рабочие напряжения, но и токи нагрузки при использовании трансформатора в различных приборах.

Трансформаторы напряжения можно изготовить самому, но если вам нужен простой бытовой трансформатор с напряжением на 220 вольт и понижением до 12 вольт, то лучше его приобрести. Сколько стоят трансформаторы напряжения можно узнать на любом интернет-сайте, как правило, на бытовые понижающие трансформаторы напряжения цены не очень высоки.

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

Классификация трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения различаются:

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

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

По способу охлаждения:

трансформаторы с масляным охлаждением (масляные); трансформаторы с естественным

воздушным охлаждением (сухие и с литой изоляцией).

По роду установки:

для внутренней установки; для наружной установки.

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

Устройство и принцип действия трансформатора напряжения

Устройство и схема включения трансформатора напряжения изображены на рисунке 2.14.

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

Рисунок 2.14 – Устройство и схема включения ТН.

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

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

Отношения чисел витков обмоток называется коэффициентом трансформации и обозначается nн:

; Следовательно, можно записать:

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

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

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

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

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

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

12. Схемы соединения трансформаторов напряжения.

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

На рисунке 2.16 приведены основные схемы соединения однофазных ТН.

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

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

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

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

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

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

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

;

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

;

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

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

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

Таким образом, рассмотренная схема является фильтром напряжений нулевой последовательности.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

устройство, классификация, принцип работы, видео

Трансформатор напряжения – это один из видов трансформаторов, который еще называют измерительным, предназначеннный для отделения первичных цепей высокого и сверх высокого напряжений и цепей измерений, РЗ и А. Также их используют для понижения высоких напряжений (110, 10 и 6 кВ) до стандартных нормируемых величин напряжений вторичных обмоток – 100 либо 100/√3.

Помимо этого, применение трансформаторов напряжение в электроустановках позволяет изолировать маломощные низковольтные измерительные приборы и устройства, что удешевляет стоимость и позволяет использовать более простое оборудование, а также обеспечивает безопасность обслуживания электроустановок.

Трансформаторы напряжения нашли широкое применение в силовых электроустановках высокого напряжения

От точности их работы зависит правильность коммерческого учета электроэнергии, селективность действия устройств РЗ и противоаварийной автоматики, также они служат для синхронизации и питания автоматики релейной защиты ЛЭП от коротких замыканий, и др.

Измерительный трансформатор конструктивно практически не отличается от стандартных силовых трансформаторов. Он состоит из обмоток: первичной и одной либо нескольких вторичных и стального сердечника, набранного листами электротехнической стали. Первичная обмотка имеет большее количество витков, в сравнении со вторичной. На первичную — подается напряжение, которое требуется измерить, а ко вторичным — подключаются ваттметр и пр. измерительные аппараты. Поскольку ваттметр имеет значительное сопротивление, то по вторичной принято считать, что протекает малый ток. Поэтому полагают, что измерительный трансформатор напряжения функционирует в режимах близких к холостому ходу.

Такие трансформаторы оснащают разъемами для подключения: первичная обмотка присоединяется к цепям силового напряжения, а ко вторичной могут подключены — реле, обмотки вольтметра или ваттметра и пр. приборы. Принцип действия у них аналогичен силовому трансформатору: трансформирование напряжения в измерительном трансформаторе производится переменным магнитным полем.

Интересное видео о работе и принципе устройста трансформаторов тока смотрите ниже:

Потери намагничивания обуславливают некоторую погрешность в классах точности.

Погрешность определяется:

Конструкцией предусматривается компенсация погрешности по напряжению благодаря уменьшению количества витков первичной обмотки, устранению угловой погрешности с помощью компенсирующих обмоток. Простейшая схема включения трансформатора напряжения

Классификация трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения принято разделять по следующим признакам:

  1. По количеству фаз:
    • однофазные;
    • трехфазные.
  2. По числу обмоток:
    • 2-х-обмоточные;
    • 3-х-обмоточные.
  3. По способу действия системы охлаждения:
    • электрические устройства с масляным охлаждением;
    • электрические устройства с воздушной системой охлаждения ( с литой изоляцией либо сухие).
  4. По способу установки и размещения:
    • для наружной установки;
    • для внутренней;
    • для комплектных РУ.
  5. По классу точности: по нормируемым величинам погрешностей.

Виды трансформаторов напряжения

Рассмотрим несколько трансфомраторов напряжения разных производителей:

Трансформатор напряжения ЗНОЛ-НТЗ-35-IV-11

Производиель — Невский трансформаторный завод «Волхов».

Назначение и область применение ЗНОЛ-НТЗ

Трансформаторы предназначены для наружной установки в открытых распределительных устройствах (ОРУ). Трансформаторы обеспечивают передачу сигнала измерительной информации измерительным приборам и устройствам защиты и управления, предназначены для использования в цепях коммерческого учета электроэнергии в электрических установках переменного тока на класс напряжения 35 кВ. Трансформаторы выполнены в виде опорной конструкции.

Корпус трансформаторов выполнен из компаунда на основе гидрофобной циклоалифатической смолы «Huntsman», который одновременно является основной изоляцией и обеспечивает защиту обмоток от механических и климатических воздействий. Рабочее положение трансформаторов в пространстве — вертикальное, высоковольтными выводами вверх.

Рисунок — Габаритные размеры трансформатора

Рисунок — схемы подключения обмоток трансформаторов

Характеристики:

  1. Класс напряжения по ГОСТ 1516.3, кВ — 27 35 27
  2. Наибольшее рабочее напряжение, кВ — 30 40,5 40,5
  3. Номинальное напряжение первичной обмотки, кВ — 15,6 20,2 27,5
  4. Номинальное напряжение основной вторичной обмотки, В — 57,7 100
  5. Номинальное напряжение дополнительной вторичной обмотки, В — 100/3, 100 127
  6. Номинальные классы точности основной вторичной обмотки — 0,2; 0,5; 1; 3

Ещё одно интересное видео о работе трансформаторов тока:


Трехфазная антирезонансная группа трансформаторов напряжения 3хЗНОЛПМ(И)

Производитель «Свердловский завод трансформаторов тока»

Назначение 3хЗНОЛПМ(И)

Трансформаторы предназначены для установки в комплектные устройства (КРУ), токопроводы и служат для питания цепей измерения, защиты, автоматики, сигнализации и управления в электрических установках переменного тока частоты 50 или 60 Гц в сетях с изолированной нейтралью.

Трансформаторы изготавливаются в климатическом исполнении «УХЛ» категории размещения 2 по ГОСТ 15150.

Рабочее положение — любое.

Расположение первичного вывода возможно как с лицевой так и с тыльной стороны трансформатора.

Трехфазная группа может комплектоваться в 4-ех вариантах:

  • из трех трансформаторов ЗНОЛПМ — 3хЗНОЛПМ-6 и 3хЗНОЛПМ-10;
  • из трех трансформаторов ЗНОЛПМИ — 3хЗНОЛПМИ-6 и 3хЗНОЛПМИ-10;
  • из одного трансформатора ЗНОЛПМ (устанавливается по середине) и двух трансформаторов ЗНОЛПМИ (устанавливаются по краям) — 3хЗНОЛПМ(1)-6 и 3хЗНОЛПМ(1)-10;
  • из двух трансформаторов ЗНОЛПМ (устанавливаются по краям) и одного трансформатора ЗНОЛПМИ (устанавливается по середине) — 3хЗНОЛПМ(2)-6 и 3хЗНОЛПМ(2)-10.

Для повышения устойчивости к феррорезонансу и воздействию перемежающейся дуги в дополниетльные обмотки, соединенные в разомкнутый треугольник, используемые для контроля изоляции сети, рекомендуется включать резистор сопротивлением 25 Ом, рассчитанный на длительное протекание тока 4А.

Внимание! При заказе трансформаторов напряжения для АИСКУЭ обязательно заполнение опросного листа.

Гарантийный срок эксплуатации — 5 (пять) лет со дня ввода трансформатора в эксплуатацию, но не более 5,5 лет с момента отгрузки с завода-изготовителя.

Срок службы — 30 лет.


НАМИТ-10-2

Производитель ОАО «Самарский Трансформатор»

Назначение и область применения

Трансформатор напряжения НАМИТ-10-2 УХЛ2 трехфазный масляный антирезонансный является масштабным преобразователем и предназначен для выработки сигнала измерительной информации для измерительных приборов в цепях учёта, защиты и сигнализации в сетях 6 и 10 кВ переменного тока промышленной частоты с изолированной нейтралью или заземлённой через дугогасящий реактор. Трансформатор устанавливается в шкафах КРУ(Н) и в закрытых РУ промышленных предприятий

Технические параметры трансформатора напряжения НАМИТ-10-2
  1. Номинальное напряжение первичной обмотки, кВ — 6 или 10
  2. Наибольшее рабочее напряжение, кВ — 7,2 или 12
  3. Номинальное напряжение основной вторичной обмотки (между фазами), В — 100 (110)
  4. Ннапряжение дополнительной вторичной обмотки (аД — хД), не более, В — 3
  5. Класс точности основной вторичной обмотки — 0,2/0,5

Рисунок — Габаритные размеры и схема подключения.

Устройство и принцип действия измерительных трансформаторов тока

Трансформатор тока состоит из замкнутого сердечника, набранного из тонких листов электротехнической стали, и двух обмоток — первичной и вторичной. Первичную обмотку включают последовательно в контролируемую цепь, ко вторичной обмотке присоединяют токовые катушки различных приборов и реле.

Рисунок 1 – Трансформатор тока:
а — устройство, б, в — схемы включения амперметра непосредственно в контролирующую цепь и через трансформатор тока
Устройство трансформатора тока и схемы включения амперметра показаны на рисунке 1, а—в. Магнитный поток в магнитопроводе 3 создается токами первичной 1 и вторичной 2 обмоток. Соотношение первичного I1 и вторичного I2 токов определяется формулой:

где KТТ — коэффициент трансформации; w1 и w2 — число витков первичной и вторичной обмоток.
Если в силовых трансформаторах и трансформаторах напряжения увеличение сопротивления во вторичной цепи вызывает уменьшение тока во вторичной и в первичной цепях, а напряжение на выводах обеих обмоток почти не изменяется, то у трансформаторов тока увеличение сопротивления во вторичной цепи приводит к повышению напряжения на выводах вторичной обмотки. Это объясняется тем, что ток в первичной цепи не зависит от нагрузки трансформатора тока. Ток во вторичной цепи трансформатора тока практически не меняется с изменением ее сопротивления при данном режиме первичной цепи. Вследствие этого нагрузка трансформатора тока увеличивается с возрастанием сопротивления во вторичной цепи, складывающегося из сопротивлений, подключенных к трансформатору тока аппаратов и приборов, соединительных проводов и переходных контактов.
Трансформаторы тока для электроустановок напряжением до 1000 В показаны на рисунке 2, а, б, в (катушечный, шинный ТШ-0,5 и шинный с литой изоляцией ТШЛ-0,5). В шинных трансформаторах тока в качестве первичной обмотки используют шину, пропускаемую через окно 5 сердечника трансформатора тока, на который намотана вторичная обмотка.

Рисунок 2 – Трансформаторы тока на напряжение до 1000 В:
а — катушечный, б, в — шинные ТШ-0,5 и ТШЛ-0,5; 1 — каркас, 2, 4 — зажимы вторичной и первичной обмоток, 3 — защитный кожух, 5 — окно



Рисунок 3 – Трансформаторы тока на напряжение 10 кВ с литой изоляцией:
а — многовитковый ТПЛ-10, б — одновитковый ТПОЛ-10, в —шинный ТПШЛ-10; 1, 2 — зажимы первичной и вторичной обмоток, 3 — литая изоляция, 4 — установочный угольник, 5 — сердечник

Рисунок 4 – Опорный трансформатор тока ТФНД-220 наружной установки
Проходные трансформаторы тока для внутренней установки на напряжение 10 кВ выполняют многовитковыми, одновитковыми и шинными с фарфоровой и пластмассовой (литой) изоляцией (Рисунок 3, а—в).


Рисунок 5 – Трансформаторы тока:
а — проходной ТПФМ-10 на 10 кВ, б — опорный ТФН-35М на 35 кВ; 1 и 3 — первичная и вторичная обмотки, 2 — фарфоровый изолятор, 4 — сердечник вторичной обмотки, 5 — контактный угольник, 6 — крышка, 7 — кожух, 8 — верхний фланец, 9 — зажимы выводов вторичной обмотки, 10 — якореобразный болт, 11 — крышка, 12 — фарфоровая покрышка, 13 — изоляционное масло, 14 — кольцевые обмотки («восьмеркой»), 15 — полухомут, 16 — масловыпускатель, 17 — цоколь, 18 — коробка вторичных выводов, 19 — кабельная муфта, 20 — маслоуказатель
Опорный трансформатор тока ТФНД-220 для наружной установки на напряжение 220 кВ (Рисунок 4) имеет обмотки, помещенные в фарфоровый корпус 3, залитый маслом и укрепленный на основании 4. На верхнем торце фарфорового корпуса укреплен чугунный расширитель 1 для масла с маслоуказателем и зажимами 2 первичной обмотки. Сердечник с вторичной обмоткой охватывается первичной обмоткой, имеющей в этом месте форму кольца. Выводы вторичной обмотки размещены в коробке 5 на основании трансформатора.
В высоковольтных распределительных устройствах подстанций применяют проходные (Рисунок 5, а) и опорные (Рисунок 5, б) трансформаторы тока.
1.4 Электрическая принципиальная схема
Для питания вторичных устройств используют различные схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока. Соединение в звезду (Рисунок 6, а) применяют при необходимости контроля тока во всех трех фазах электрической сети, соединение треугольником (Рисунок 6, б) — при получении большей силы тока во вторичной цепи или сдвига по фазе вторичного тока относительно первичного на 30 или 330°.
В сетях с изолированной нейтралью используют соединение вторичных обмоток измерительных трансформаторов тока в неполную звезду (Рисунок 6, в) и на разность токов двух фаз (Рисунок 6, г), а для питания защит от замыкания на землю — схему соединения на сумму токов трех фаз (схема фильтра токов нулевой последовательности). Токовое реле, включенное на выходе цепей, собранных по такой схеме (Рисунок 6, д), не реагирует на междуфазовые короткие замыкания, но приходит в действие при всех видах повреждений, связанных с замыканием элементов электрической сети на землю.

Рисунок 6 – Схемы соединений вторичных обмоток трансформаторов тока:
а — звездой, б — треугольником, в — неполной звездой, г – на разность токов двух фаз, д — на сумму токов трех фаз, е — последовательное, ж— параллельное
Последовательное соединение вторичных обмоток трансформаторов тока одной фазы (Рисунок 6, е) позволяет получить от них суммарную мощность, а параллельное (Рисунок 6, ж) — уменьшить коэффициент трансформации, суммируя ток вторичных обмоток при данном токе в линии.

Трансформаторы. Описание, типы, классификация трансформаторов. Измерительные, силовые, импульсные трансформаторы.

Электрический трансформатор — это устройство, предназначенное для изменения величины напряжения в сети переменного тока. Принцип действия трансформаторов основан на явлении электромагнитной индукции. При подключении первичной обмотки к источнику переменного тока, в обмотках генерируется магнитное поле, которые взывает ЭДМ во вторичных обмотках. Данная ЭДС пропорциональна числу  витков в первичных и вторичных  обмотках. Отношение электродвижующей силы в первичной обомотке/вторичной называется коэффициентом трансформации.

Основными элементами конструкции трансформатора являются первичные и вторичные обмотки и ферромагнитный магнитопровод (обычно замкнутого типа). Обмотки расположены на магнитопроводе и индуктивно связаны друг с другом. Использование магнитопровода позволяет саккумулировать большую часть магнитного поля внутри трансформатора, что повышает КПД устройства. Магнитопровод обычно состоит из набора металлических пластин, покрытых изоляцией, для предотвращения возникновения «паразитных» токов внутри магнитопровода.
Зачастую часть вторичной обмотки служит часть первичной и наоборот. Данный тип трансформаторов называют автотрансформаторами. В этом случае концы первичных обмоток подключаются к сети  переменного напряжения, а концы вторичной присоединяются к потребителям электроэнергии.

Основная классификация трансформаторов.

  • По назначению: измерительные трансформаторы тока, напряжения, защитные, лабораторные, промежуточные.
  • По способу установки: наружные, внутренние, шинные, опорные, стационарные, переносные.
  • По числу ступеней: одноступенчатные, многоступенчатые (каскадные).
  • По номинальному напряжения: низковольтные, высоковольтные.
  • По типу изоляции обмоток: c сухой изоляцией, компаундной, бумажно-маслянной.

Основные типы трансформаторов 

Силовые трансформаторы — наиболее распространенный тип  электро. трансформаторов.  Они предназначены  для изменения  энергии переменного тока в электросетях энергосистем, в сетях освещения или питания электрооборудования. Применяются для создания комплектных трансформаторных подстанций.
Классифицируются по количеству фаз и номинальному напряжения.
Наиболее известные низковольтные однофазные и трехфазные трансформаторы серии ТП и ОСМ.
Среди высоковольтных трансформаторов, наиболее используемые в данной момент в энергетике,  трансформаторы ТМГ-с масляным охлаждением в герметичном баке. . Преимуществами данной серии вляется высокий КПД (до 99%), высокие показатели защиты от перегрева, высокие эксплуатационные характеристики, и минимальное обслуживание во время использования.
Помимо силовых, существуют трансформаторы различных типов и назначения: для измерения больших напряжений и токов (измерительные трансформаторы), для преобразования напряжения синусоидальной формы в импульсное (пик-трансформаторы), для преобразования импульсов тока и напряжения (импульсные трансформаторы), для выделения переменной составляющей тока, для разделения электрических цепей на гальванически не связанные между собой части, для их согласования и т.д.

Измерительные трансформаторы— электротехнические устройства, предназначенные для изменения уровня напряжения с высокой точностью трансформации.
Классифицируются по назначению, изменению уровня напряжения или тока.
Также делятся на низковольтные трансформаторы тока  типа Т, 066 ТШ-0,66, ТТИ-066 и Высоковольтные трансформаторы напряжения, такие как НАМИТ и ЗНОЛ.
Вторичные обмотки данных устройств соединены с измерительными устройствами (амперметрами, счетчиками электроэнергии, вольтметрами, фазометрами, реле тока и т.д.) Применение данного оборудования позволяет изолировать измеряющее оборудование от больших токов и напряжений измеряемой цепи, и создает возможность стандартизации измеряющего оборудования.

Автотрансформаторы – устройства, обмотки которого соеденены гальванически между собой.  Благодыря малым коэффициентам трансформации,  автотрансформаторы имеют меньшие габариты и стоимость оп сравнению с многообмоточными. Из недостатков необходимо отметить невозможность гальванической изоляции цепей. 
Основные сферы использования автотрансформаторов – изменение напряжения в пусковых устройствах крупных электрических машин переменного тока, в системах релейной защиты при плавном регулировании напряжения.  В случае реализации в конструкции автотрансформатора изменения количества рабочих витков вторичной обмотки, появляется возможность сохранять уровень вторичного напряжения при изменении первичного напряжения. Наибольшее распространение данный  данный механизм используется в стабилизаторах напряжения.

Импульсный трансформатор — это устройство  с ферромагнитным сердечником, используемый для изменения импульсов тока  или напряжения.
Импульсные трансформаторы наиболее часто используются в электронновычислительных устройствах, системах радиолокации, импульсной радиосвязи и т.д. в качестве измерительного устройства в счетчиках электроэнергии.
Основное требование импульсным трансформаторам, — при изменении импульса форма импульса должна сохраняться. Это достигается максимальным уменьшением межвитковой емкости, индуктивности рассеивания за счет использования применением сердечников малой величины, взаимным расположение и уменьшением числа обмоток. 

Пик-трансформатор — устройство, изменяющее  напряжение синусоидальной формы в импульсное напряжение с изменяющейся через каждые полпериода полярностью.  Пик-трансформаторы применяются в качестве генераторов  импульсов главным, высоковольтных исследовательских установках и системах автоматики. .

Эксплуатация и ремонт измерительных трансформаторов напряжения

2

Управление образования Могилевского облисполкома

Государственного учреждения образования

«Могилевский профессиональный электротехнический колледж»

Специальность: 3-36 03 52 Техническая эксплуатация электрооборудования

Квалификация: 3-36-03-52-51 Электромонтер по ремонту и обслуживанию электрооборудования 3-го разряда

Пояснительная записка

к письменной экзаменационной работе

Тема работы:

«Эксплуатация и ремонт измерительных трансформаторов напряжения»

Руководитель работы:

Л.А. Чикунская

Консультант и нормоконтролёр

О.А. Аладьева

Исполнитель

учащийся группы №22:

И.Д. Коваленко

Могилев 2015

Содержание

Введение

1. Техническое описание измерительных трансформаторов напряжения

1.1 Назначение измерительных трансформаторов напряжения

1.2 Технические характеристики

1. 3 Устройство и принцип действия измерительных трансформаторов напряжения

2. Организация технического обслуживания и ремонтов измерительных трансформаторов напряжения

2.1 Техническое обслуживание

2.2 Ремонт

2.3 Разработка технической документации: маршрутно-технологическая карта ремонта НОМ-10

3. Техника безопасности при обслуживании измерительных трансформаторов напряжения

Список литературы

обслуживание напряжение измерительный трансформатор

Введение

Современная Беларусь – быстроразвивающееся государство, находящееся в центре Европы. Поэтому её экономика с каждым годом требует всё больше топливных ресурсов. За счёт местных ресурсов наша страна может удовлетворить свои потребности не более чем на 10%, так как крупных залежей топливно-энергетических ресурсов у нас нет. Сама Республика Беларусь относится к странам, небогатым топливными ресурсами, поэтому свои потребности она вынуждена удовлетворять за счёт импорта ресурсов, преимущественно из России. Однако есть некоторые исключения в сфере природных ресурсов.

Данная работа не уникальна. Ее можно использовать, как базу для подготовки к вашему проекту.

В Республике Беларусь будет построена и атомная электростанция (АЭС) в Островецком районе Гродненской области. Выбор места под постройку электростанции происходил из трёх площадок, две из которых находятся на территории Могилёвской области. Тендер на поставку ядерного топлива выиграла российская корпорация “Росатом”. К 2016 году планируется ввести в строй первый реактор станции, а к 2020 году второй. Когда электростанция достигнет проектной мощности, она сможет на 30% удовлетворить потребности Беларуси в электроэнергии, которые, кстати, сейчас составляют 40,1 млрд. кВт.

Энергопотребление в нашей стране за счёт её развития будет расти, как и во всём мире. Однако запасы природных ресурсов, таких как нефть, газ и уголь, ограничены. Атомная энергия очень опасна в экологическом отношении. Поэтому, особенно в последнее время, растёт интерес к возобновляемым источникам электроэнергии, таким как энергия ветра, солнца, воды и подземного тепла. Есть интерес ко всем этим направлениям и у Беларуси. Как уже упоминалось ранее, в нашей стране 20 гидроэлектростанций (ГЭС).

Другой нетрадиционный источник энергии – энергия солнца. Но расходы на возведение крупных солнечных электростанций очень велики, а получить много электроэнергии можно только в тех местах, где в году большое количество ясных дней, а это преимущественно пустыни, где количество ясных дней превышает 300 в течение одного года.

1. Техническое описание измерительных трансформаторов напряжения

1.1 Назначение измерительных трансформаторов напряжения

Трансформатор напряжения понижает высокое напряжение до стандартного значения 100 или 100/v3 В. и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения. Первичная обмотка включена на напряжение сети U1, а к вторичной обмотке (напряжение U2) присоединены параллельно катушки измерительных приборов и реле. Трансформатор напряжения в отличие от трансформатора тока работает в режиме, близком к холостому ходу, так как сопротивление параллельных катушек приборов и реле большое, а ток, потребляемый ими, невелик.

Рисунок 1 – Схема включения трансформатора напряжения: 1 — первичная обмотка; 2 — магнитопровод; 3 — вторичная обмотка

Для питания вторичных цепей трансформаторы напряжения могут устанавливаться как на шинах подстанции, так и на каждом присоединении. Прежде чем приступить к электромонтажу, следует провести осмотр ТН и проверить целостность изоляции, исправность швов армировки и уровень масла у масляных трансформаторов. При установке первичная и вторичная обмотки ТН в целях безопасности заворачиваются, поскольку случайное соприкосновении вторичной обмоток с проводами сварки, освещения и т.п.

может привести к появлению на выводах первичной обмотки высокого напряжения, опасного для человеческой жизни. Чтобы обслуживание вторичных цепей при эксплуатации было безопасным, обязательно производится заземление вторичной обмотки трансформатора и его корпуса. Таким образом, устраняется возможность перехода высокого напряжения во вторичные цепи при пробое изоляции.

Номинальный коэффициент трансформации определяется следующим выражением:

где

U1ном и U2ном – номинальные первичное и вторичное напряжения соответственно.

Рассеяние магнитного потока и потери в сердечнике приводят к погрешности измерения

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

В зависимости от номинальной погрешности различают классы точности 0,2; 0,5; 1; 3. Погрешность зависит от конструкции магнитопровода, магнитной проницаемости стали и от cosц2, т.е. от вторичной нагрузки. В конструкции трансформаторов напряжения предусматривается компенсация погрешности по напряжению путем некоторого уменьшения числа витков первичной обмотки, а также компенсация угловой погрешности за счет специальных компенсирующих обмоток.

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

Подключая измерительные приборы и устройства защиты к ТН, следует учитывать тот факт, что включение большого количества электроприборов приводит к повышению значения тока во вторичной обмотке и увеличению погрешности измерения. Поэтому следите за тем, чтобы полная мощность подключенных приборов к трансформатору напряжения не превышала максимально допустимой мощности нагрузки ТН, указанной в паспорте. В случае если мощность нагрузки превышает номинальную мощность трансформатора для требуемого класса точности, необходимо установить еще один трансформатор напряжения и часть приборов присоединить к нему.

В зависимости от назначения могут применяться трансформаторы напряжения с различными схемами соединения обмоток.

Для измерения трех междуфазных напряжений можно использовать два однофазных двухобмоточных трансформатора НОМ, НОС, НОЛ, соединенных по схеме открытого треугольника, а также трехфазные двухобмоточные трансформаторы НТМК, обмотки которых соединены в звезду. Для измерения напряжения относительно земли могут применяться

три однофазных трансформатора, соединенных по схеме Y0 /Y0, или трехфазные трехобмоточные трансформаторы НТМИ или НАМИ. В последнем случае обмотка, соединенная в звезду, используется для присоединения измерительных приборов, а к обмотке, соединенной в разомкнутый треугольник, присоединяется реле защиты от замыканий на землю. Таким же образом в трехфазную группу соединяются однофазные трехобмоточные трансформаторы типа ЗНОМ и каскадные трансформаторы НКФ.

Рисунок 2 – Схемы соединения обмоток трансформаторов напряжения

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

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

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

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

Для обеспечения нормальной работы, измерительный трансформатор напряжения должен быть защищен от токов короткого замыкания со стороны нагрузки, поскольку они вызывают перегрев и повреждение изоляции обмоток ТН, а также приводят к возникновению короткого замыкания в самом трансформаторе. С этой целью во всех не заземленных проводах устанавливаются автоматические выключатели. Кроме этого во вторичных цепях трансформатора напряжения предусматривается установка рубильника, для создания видимого разрыва электрической цепи. Защита первичной обмотки от повреждений выполняется при помощи предохранителей.

1.2 Технические характеристики

Номинальные первичное и вторичное напряжение измерительных трансформаторов напряжения: Трансформаторы напряжения характеризуются номинальными значениями первичного напряжения, вторичного напряжения (обычно 100 В или 100/ ), коэффициента трансформации К=U1ном/U2ном. В зависимости от погрешности различают следующие классы точности трансформаторов напряжения: 0,2;0,5; 1:3. Нагрузка трансформаторов напряжения:

Вторичная нагрузка трансформатора напряжения–это мощность внешней вторичной цепи. Под номинальной вторичной нагрузкой понимают наибольшую нагрузку, при которой погрешность не выходит за допустимые пределы, установленные для трансформаторов данного класса точности.

Схемы включения трансформаторов напряжения:

В зависимости от назначения могут применяться разные схемы включения трансформаторов напряжения. Два однофазных трансформатора напряжения, соединенные в неполный треугольник

Часть работы скрыты для сохранения уникальности. Зарегистрируйся и получи фрагменты + бесплатный расчет стоимости выполнения уникальной работ на почту.

, позволяют измерять два линейных напряжения. Целесообразна такая схема для подключения счетчиков и ваттметров. Для измерения линейных и фазных напряжений могут быть использованы три однофазных трансформатора (ЗНОМ, ЗНОЛ), соединенные по схеме «звезда — звезда», или трехфазный типа НТМИ. Так же соединяются в трехфазную группу однофазные трехобмоточные трансформаторы типа ЗНОМ и НКФ. Присоединение расчетных счетчиков к трехфазным трансформаторам напряжения не рекомендуется, т.к. они имеют, обычно, несимметричную магнитную систему и увеличенную погрешность. Для этой цели желательно устанавливать группу из двух однофазных трансформаторов соединенных в неполный треугольник. Трансформаторы напряжения выбирают по условиям Uуст ?U1ном, S2? S2ном в намечаемом классе точности. За S2ном принимают мощность всех трех фаз однофазных трансформаторов напряжения, соединенных по схеме звезды, и удвоенную мощность однофазного трансформатора, включенного по, схеме неполного треугольника.

1.3 Устройство и принцип действия измерительных трансформаторов напряжения

Рисунок 3 – Общий вид, габаритные и присоединительные размеры трансформатора типа НОМ-10-66 Т2: 1 – ввод ВН; 2 – ввод НН; 3 – воздухоосушитель; 4 – болт заземления М8.

Трансформатор напряжения понижает высокое напряжение до стандартного значения 100 или 100/v3 В. и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения. Первичная обмотка включена на напряжение сети U1, а к вторичной обмотке (напряжение U2) присоединены параллельно катушки измерительных приборов и реле. Трансформатор напряжения в отличие от трансформатора тока работает в режиме, близком к холостому ходу, так как сопротивление параллельных катушек приборов и реле большое, а ток, потребляемый ими, невелик.

2. Организация технического обслуживания и ремонтов измерительных трансформаторов напряжения

2.1 Техническое обслуживание

Техническое обслуживание трансформаторов напряжения и их вторичных цепей осуществляется персоналом и заключается в надзоре за работой самих трансформаторов напряжения и контроле за исправностью цепей вторичного напряжения.

Надзор за работой трансформаторов напряжения производится во время осмотров оборудования. При этом обращают внимание на общее состояние трансформатора напряжения, наличия в них масла, отсутствие разрядов и треска внутри трансформатора напряжения, отсутствие следов перекрытий по поверхности изоляторов и фарфоровых покрышек, степень загрязнения изоляторов, отсутствие трещин и сколов изоляции, а также состояние армировочных швов. При обнаружении трещин в фарфоре, трансформаторы напряжения должны быть отключены и подвергнуты детальному осмотру и испытанию.

В процессе эксплуатации необходимо следить за тем, чтобы плавкие вставки предохранителей были правильно выбраны. Надежность действия предохранителей обеспечивается в том случае, если номинальный ток плавкой вставки меньше в 3…4 раза тока короткого замыкания в наиболее удаленной точке от трансформаторов напряжения вторичных цепей.

На щитах управления необходимо систематически контролировать наличие напряжения от трансформаторов напряжения по вольтметрам и сигнальным устройствам (табло, сигнальные лампы, звонок).

В случае исчезновения вторичного напряжения из-за перегорания предохранителей низкого напряжения, их следует заменить, а отключившиеся автоматы – включить. У трансформаторов тока, находящихся в эксплуатации, проверяют: наличие закороток на свободных концах вторичных обмоток, исправность изолирующих элементов, надежность присоединения шин РУ к выводам первичных обмоток, « сохранность токопроводящего слоя графитовой краски (54% графита, 32% лака, 14% бензина), состояние изоляции вторичной обмотки, уровень масла (в маслонаполненных трансформаторах). Трансформаторы тока с пониженной изоляцией подвергают сушке первичным током при короткозамкнутой вторичной обмотке или вторичным током при короткозамкнутой первичной обмотке.

В процессе эксплуатации трансформаторов тока производят систематическую проверку сопротивления изоляции вторичных цепей (вторичных обмоток трансформатора тока, токовых катушек реле, контакторов и приводов, токовых цепей контрольно-измерительных приборов и др.). Сопротивление изоляции вторичных цепей, измеренное мегаомметром на 1000 В, должно быть не менее 1МОм для каждого присоединения. Вторичные цепи испытывают приложением в течение 1 мин напряжения переменного тока 2 кВ или же одноминутным испытанием изоляции мегаомметром на 2500 В. Периодичность испытаний повышенным напряжением 1 раз в 3 года, а измерения сопротивления изоляции — в сроки, определяемые местными инструкциями.

Не реже 1 раза в год проверяют масло эксплуатируемых трансформаторов тока сокращенным анализом и испытанием электрической прочности: масло должно отвечать нормам, а его пробивное напряжение (испытанное в стандартном разряднике) должно быть у трансформаторов тока на номинальное напряжение 35kB не менее 30кВ. У находящихся в эксплуатации трансформаторов тока должны быть заземлены все металлические части, связанные со вторичной обмоткой (кожух, фланцы, основание, цоколь, тележка и т. п.), а также один из выводов вторичной обмотки, если это допустимо по условиям работы схемы релейной защиты. Работы, связанные с переключениями в цепях вторичных обмоток, а также с размыканием этих цепей, следует производить только после отключения трансформаторов тока от сети. Выполнение указанных операций без отключения трансформаторов тока допускается только в цепях, снабженных специальными, зажимами для закорачивания.

Во время эксплуатации и после аварии или длительного пребывания в отключенном состоянии проводятся внеплановые осмотры в соответствии с ПТЭ, «Правилами технической безопасности» (ПТБ) и заводскими инструкциями.

Трансформаторы тока и напряжения осматривают одновременно со всем остальным оборудованием, при этом обращают внимание на состояние контактных соединений, особенно первичной обмотки трансформаторов тока с шинами распределительного устройства, а также корпуса бака, литой изоляции, на отсутствие течи масла у маслонаполненных аппаратов через армировочные швы и прокладки. Уровень масла в этих трансформаторах должен соответствовать контрольной черте при указанной температуре. На поверхности изоляторов и в местах крепления фланцев не должно быть сколов и трещин. Проникновение воды в трещины армировки и ее замерзание приводят к дальнейшему разрушению армировки. При появлении трещин в фарфоровом корпусе изоляции возможна утечка масла.

Обращают внимание на чистоту поверхности и наличие следов перекрытия изоляторов, цвет силикагеля во влагоосушительных фильтрах, отсутствие разрядов и треска в трансформаторах.Шкафы вторичных цепей, в которых хранятся запасные предохранители, должны быть плотно закрыты.
Работа трансформаторов тока с разомкнутой вторичной цепью не допускается, так как напряжение на зажимах вторичной обмотки становится очень высоким, что опасно для персонала и изоляции трансформаторов, поэтому их выводы должны быть зашунтированы.

При осмотрах измерительных трансформаторов запрещается проводить какие-либо работы. При их эксплуатации в сроки, устанавливаемые системой планово-предупредительного ремонта, но не реже одного раза в 3 года определяют сопротивление изоляции первичных и вторичных обмоток и тангенс угла диэлектрических потерь, проводят испытание изоляции повышенным напряжением промышленной частоты и испытание трансформаторного масла.

Сопротивление изоляции первичных обмоток трансформаторов напряжением выше 1 кВ измеряют мегаомметром на 2500 В, а вторичных обмоток – на 500–1000 В. Сопротивление вторичных обмоток вместе с подсоединенными к ним цепями должно быть не ниже 1 МОм.

Тангенс угла диэлектрических потерь tg6 измеряют у трансформаторов 35 кВ и выше, а также у трансформаторов тока всех напряжений с основной изоляцией, выполненной из бумаги, бакелита или битуминозных материалов.

Испытание изоляции первичных обмоток измерительных трансформаторов повышенным напряжением допускается проводить совместно с ошиновкой. В этом случае испытательное напряжение устанавливается по нормам для электрооборудования с самым низким уровнем. Испытание трансформаторов тока, соединенных с силовыми кабелями 6–10 кВ, проводят без расшиновки (вместе с кабелями) по нормам, принятым для силовых кабелей.

Трансформаторное масло испытывают только у измерительных трансформаторов 35 кВ и выше. Правила технической эксплуатации допускают полную замену масла, если оно не удовлетворяет нормам при профилактических испытаниях изоляции.

2.2 Ремонт

Трансформаторы принято считать самыми надежными элементами в энергетических системах. Действительно, по сравнению с другими видами энергетического оборудования (котлами, турбинами, генераторами) трансформатор отличается высокой надежностью в эксплуатации. Однако эта надежность достигается только при соблюдении всех правил обращения с трансформатором. В случаях каких-либо отклонений или нарушений правил эксплуатации, а также технологической дисциплины производства трансформаторов или нарушений действующих правил монтажа и транспортировки трансформаторов возникает сначала ненормальная их работа, а затем, если меры по выявлению и устранению причин не принимаются, трансформаторы выходят из строя и восстановить их можно только посредством ремонта. Это технологическая причина необходимости ремонта трансформаторов.

Трансформаторы напряжения по своему устройству и принципу работы напоминают обычные силовые трансформаторы, но отличаются от них малой мощностью (максимальная мощность трансформатора напряжения НОМ-10 составляет 720 В*А) и изготовляются со стороной высшего напряжения на все напряжения по ГОСТу от 0,38 до 500 кВ.

В распределительных устройствах подстанции на 10 кВ применяют преимущественно трансформаторы напряжения НОМ-10, НТМК-10 или НТМИ-10.

Перед монтажом трансформаторы напряжения подвергают осмотру и ревизии, когда поднимают активную часть и сушат обмотки.

При ревизии трансформатора с выемкой активной части проверяют состояние магнитопровода и обмоток в тех же объемах, что и у силовых трансформаторов.

Обнаруженные при ревизии неисправности устраняют, а снижение сопротивления изоляции вследствие ее увлажнения восстанавливают путем сушки активной части трансформатора напряжения.

Трансформаторы напряжения при монтаже устанавливают на металлической раме высотой 20 – 25 см, прикрепленной к полу камеры.

Иногда трансформатор монтируют на угольниках, приваренных к закладным частям камеры или каркасу ячейки КРУ или КПТ. Для удобства ревизии или замены трансформатора передний опорный угольник конструкции должен быть обращен полкой вниз. Поднимают и опускают (при монтаже и демонтаже) трансформатор за скобы, которые располагаются на его корпусе или крышке. Пробку для спуска масла и указатель уровня масла в трансформаторе следует обращать в сторону обслуживания.

При монтаже трансформатора к выводу с маркировкой “А” подсоединяют желтую шину, к “В” – зеленую и к “С” – красную. При однофазных трансформаторах вывод “А” можно подсоединять к любой фазе. Если устанавливают три однофазных трансформатора, то все выводы с маркировкой “X” соединяют общей шиной в нулевую точку и заземляют. Корпус каждого трансформатора напряжения подсоединяют к заземляющей магистрали отдельной стальной шиной сечением не менее 48 мм2.

После монтажа трансформатора напряжения проверяют изоляцию вторичных обмоток приложением в течение 1 мин напряжения 1 кВ частотой 50 Гц и ток холостого хода при номинальном напряжении во вторичной обмотке. Холостой ход не нормируется, но он не должен отличаться от заводских данных более чем на 10%.

Перед включением в сеть маслонаполненного трансформатора напряжения из-под верхней (маслосливной) трубки вынимают герметизирующую шайбу для обеспечения свободного входа и выхода воздуха (работы “дыхательного устройства”).

Технология ремонта трансформатора напряжения, правила разборки магнитопровода, снятие и ремонт катушек, выполнение намоточных работ при изготовлении катушек, ремонт пластин магнитопровода и т. п. очень сходны с подобными работами силового трансформатора. На все время ремонта или монтажа первичные и вторичные обмотки трансформаторов напряжения в целях безопасности должны быть закорочены, так как случайные соприкосновения с временными проводками, предназначенными для освещения, сварки и измерений, могут вызвать обратную трансформацию и напряжение, опасное для людей.

Трансформаторы тока перед монтажом тщательно осматривают, проверяют состояние изоляции и контактных частей, целость и исправность литого корпуса у трансформаторов ТКЛ и ТПЛ и металлического корпуса у ТПОФ и ТПФМ и сохранность фарфоровых изоляторов. Трансформаторы тока,у которых повреждены изоляторы, имеются глубокие вмятины на кожухе, зафиксирован пробой изоляции на металлический корпус, обнаружены внутренние обрывы проводов вторичной цепи, подлежат ремонту до начала монтажа.

После окончания ремонта трансформаторов тока их подвергают испытаниям, определяя сопротивление изоляции первичной обмотки по отношению к корпусу трансформатора тока и сопротивление изоляции вторичных обмоток.

При прохождении тока по первичной обмотке трансформатора в его разомкнутой вторичной обмотке будет индуктироваться опасное напряжение, сопровождающееся недопустимым нагревом магнитопровода, что может привести к пробою изоляции или к несчастному случаю.

При замене трансформатора тока новым выводы первичной обмотки присоединяют к шинам распределительного устройства и провода вторичных цепей – к зажимам вторичной обмотки, металлический корпус или основание трансформатора тока заземляют. При этом опорные трансформаторы тока устанавливают, как правило, на горизонтальной плоскости, а проходные – в горизонтальном или вертикальном положении на жестких сварных конструкциях из угловой стали размером не менее 50x50x5 мм.

При установке нового трансформатора тока напряжением 10 кВ необходимо, чтобы расстояния между токоведущими частями разных фаз, а также от этих частей до ближайших заземленных и строительных конструкций составляли не менее 125 мм.

Более плотное прилегание фланцев трансформаторов тока к поверхности опорной конструкции достигается применением стальных прокладок.

Присоединение выводов первичной обмотки к шинам распределительных устройств выполняется особенно тщательно, чтобы при длительном протекании тока участок соединения не нагревался более температуры целого участка шин. Это достигается необходимой обработкой контактных поверхностей шин и выводов трансформаторов тока, применением пружинящих шайб или шайб увеличенных размеров, которые подкладывают под гайки и головки крепежных болтов, а также затяжкой болтов контактного соединения с требуемым усилием.

Заземление трансформатора осуществляется с помощью провода или шины заземления, присоединяемых одним концом к специальному заземлителю или к заземляющей магистрали РУ, а другим – к трансформатору тока под болт заземления, обозначенный меткой “3”. Перед присоединением провода или шины заземления к трансформатору поверхности контактов тщательно зачищают и смазывают вазелином. Таким же образом подготавливают контактную площадку под провод или шину заземления на фланце трансформатора тока.

Демонтаж трансформатора тока для его ремонта в мастерских или при его замене заключается в отсоединении проводов цепей вторичной коммутации (предварительно следует закоротить вторичную обмотку трансформатора), снятии болтового крепления с контактного соединения первичной обмотки с шинами РУ и отсоединении проводов или шин заземления корпуса или основания трансформатора тока. Затем отвинчивают гайки болтовых соединений, крепящие корпус трансформатора тока к опорной конструкции, осторожно вынимают и убирают стальные прокладки из-под фланцев, после чего трансформатор тока вынимают из гнезда.

3. Техника безопасности при обслуживании измерительных трансформаторов напряжения

Монтаж, опробование, эксплуатацию и ремонты трансформаторов необходимо выполнять согласно с ДНАОП 1.1.10-01-97, ГОСТ 11677-85, а также НАПБ А.01.001-95.

Кроме того, монтаж трансформаторов напряжением 110 кВ и выше необходимо выполнять согласно с РД 16.363-87.

Во время эксплуатации и испытаний трансформаторов их баки должны быть заземлены.

Запрещается нахождение на крышке бака и подъем инструментов и других предметов на крышку бака во время работы трансформатора.

Осмотр газового реле следует осуществлять со специальной площадки стационарной лестницы трансформатора.

Во время осмотра работающего трансформатора запрещается находиться в зоне выброса масла из предохранительного клапана или выхлопной трубы.

Запрещается приближаться к трансформатору, находящемуся под напряжением с явными признаками повреждения: посторонние шумы, разряды на изоляторах, сильная (струей) течь масла и др.

Запрещается переключать рукояткой устройства РПН трансформатора, находящегося под напряжением.

На работающем трансформаторе зажимы вторичных обмоток встроенных трансформаторов тока должны быть замкнуты накоротко при помощи специальных перемычек в шкафу зажимов или присоединениями вторичных цепей защит, электроавтоматики, и измерений. При этом запрещается разрывать цепи. подключенные к вторичным обмоткам трансформаторов тока без предварительного закорачивания обмоток перемычкой. Сварочные работы на неработающем трансформаторе, при необходимости, следует выполнять только после заполнения его маслом до уровня 200 – 250 мм выше места сварки во избежание воспламенения паров масла.

Во время проведения сварочных работ, с целью устранения течи масла в трансформаторе, необходимо создать вакуум, который обеспечивает прекращение течи масла в месте сварки.

Для выполнения монтажных или ремонтных работ внутри бака трансформатора необходимо продуть бак трансформатора сухим чистым воздухом и обеспечить естественную вентиляцию открытием верхних и нижних люков. В процессе выполнения работ необходимо осуществлять непрерывный контроль за людьми, находящимися внутри бака трансформатора. Во время заполнения трансформатора маслом или во время слива масла бак трансформатора и выводы его обмоток должны быть заземлены, чтобы исключить появление электростатических разрядов.
Необходимо избегать попадания и длительного воздействия трансформаторного масла на кожу.

Список литературы

1 Зевин М. Б. «Электромонтер-кабельщик», год издания 1984, издательство – «Высшая школа».

2 Крюков В. И. «Обслуживание электрооборудования», год издания 1989, издательство – «Высшая школа».

3 Прищеп Л. Г. «Учебник сельского электрика», год издания 1986, издательство – «Высшая школа».

4 Воронина А. А. «Безопасность работ в электроустановках», год издания 1974, издательство – «Высшая школа».

5 Сибикин Ю.Д. «Технология электромонтажных работ», год издания 1989, издательство – «Высшая школа».

6 Ктиторов А. Ф. «Практическое руководство по монтажу электрических сетей», год издания 1990, издательство – «Высшая школа».

7 Сибикин Ю. Д. «Обслуживание электрооборудования», год издания 1989, издательство – «Высшая школа».

128. Назначение, принцип работы, схема замещения и погрешность измерительных трансформаторов тока и напряжения.

ТА

Принцип действия. Трансформаторы тока (ТТ) являются вспомогательными элементами, с помощью которых ИО РЗ получают информацию о значении, фазе и частоте тока защищаемого объекта. От достоверности получаемой информации зависит правильность действия устройств РЗ. Поэтому основным требованием к ТТ, питающим устройства РЗ, является точность трансформации контролируемого тока с погрешностями, не превышающими допустимых значений. Принцип устройства ТТ поясняют схемы, приведенные на рис.3.1. Заметим, что один из вторичных зажимов ТТ должен обязательно заземляться по условиям техники безопасности.

Трансформатор тока (рис.3.1, а) состоит из первичной обмотки w1, включаемой последовательно в цепь контролируемого тока, вторичной обмотки w2, замкнутой на сопротивление нагрузки Zн, состоящее из последовательно включенных элементов РЗ или измерительных приборов, и стального магнитопровода 1, с помощью которого осуществляется магнитная связь между обмотками. Первичный ток I1 проходящий по виткам первичной обмотки wl, и ток I2, индуцированный во вторичной обмотке w2, создают магнитодвижущие силы (МДС) I1wl и I2w2, которые вызывают соответственно магнитные потоки Ф1 и Ф2, замыкающиеся по стальному магнитопроводу 1. Намагничивающие силы и создаваемые ими магнитные потоки с учетом их положительных направлений, показанных на рис.3.1, геометрически вычитаются, образуя результирующую МДС Iнамw1 и результирующий магнитный поток трансформатора Фт [41]:

                                  (3.1)

                                              (3.1а)

Поток Фт, называемый рабочим или основным, пронизывает обе обмотки и наводит во вторичной обмотке ЭДС Е2, которая создает в замкнутой цепи вторичной обмотки ток I2. Поток Фт создается МДС Iнамw1 и, следовательно, током Iнам. Последний является частью тока I1 и называется намагничивающим током. Если Iнам = 0, выражение (3.1) примет вид

Ilwl = I2w2,

откуда

                                                                                                    (3.2)

где  коэффициент трансформации, называемый витковым, в отличие от номинального1. При отсутствии намагничивающего тока вторичный ток I2 (расчетный ток) равен первичному току I1 поделенному на коэффициент трансформации ТТ, равный К. В этом случае первичный ток полностью трансформируется во вторичную обмотку w2, и ТТ работает идеально без потерь и погрешностей.

Причины погрешности. В реальном ТТ Iнам 0, как это следует из (3.1). Ток IHAM является обязательной частью первичного тока I1, он образует МДС, создающую поток Ф, который и осуществляет трансформацию. Из выражения (3.1) вторичный ток реального ТТ

                                                                           (3.3)

где kI = w2/wlвитковый коэффициент трансформации.

Из выражения (3.3) следует, что действительный вторичный ток I2 отличается от расчетного (идеального) значения I1/kI, определенного по формуле (3.2), на значение Iнам/kI, которое вносит искажение в абсолютное значение и фазу вторичного тока. Таким образом, причиной, вызывающей погрешность в работе ТТ, является ток намагничивания Iнам

Векторная диаграмма и виды погрешностей ТТ. Искажающее влияние тока намагничивания на вторичный ток ТТ показано на векторной диаграмме рис.3.3, в основу которой положена схема замещения (см. рис.3.1, б).

В схеме замещения магнитная связь между первичной и вторичной обмотками ТТ заменена электрической, а все величины первичной стороны приведены к виткам вторичной обмотки: I’1= I1/KI и I’нам= Iнам/kI.

Погрешность по току ΔI (fi,) и полная погрешность ε =|Iнам| выражаются в относительных единицах или процентах как отношение действующих значений этих погрешностей к действующему значению приведенного первичного тока.

Относительная токовая погрешность

                                                                                    (3.5)

Относительная полная погрешность

                                                                                           (3.6)

  
 

* Ток I’нам имеет две составляющих: I’a нам, которая определяет потери энергии на нагрев магнитопровода вихревыми токами, и I’р нам, которая осуществляет намагничивание сердечника, т. е. создает поток Фт. Составляющая I’a нам << I’р нам, поэтому углом γ можно пренебречь и считать, что вектор I’нам совпадает по фазе с Фт и равен I’р нам.

Если вторичный ток несинусоидален, то ток намагничивания выражается как среднее квадратичное значение разности мгновенных значений реального и расчетного токов i2:

Тогда

                                                                                (3.7)

Здесь КI – номинальный коэффициент трансформации ТТ.

Погрешность по углу выражается в градусах и минутах, она считается положительной, если I2 опережает I1, как показано на рис.3.3. Относительные погрешности ε, , fi и δ увеличиваются с увеличением тока намагничивания Iнам.

           

TV

 

Информацию о контролируемом напряжении ИО РЗ получают от первичных трансформаторов напряжения (ТН). Основными параметрами ТН (рис.6.1) являются: номинальное первичное напряжение U1ном (равное номинальному напряжению контролируемой электрической сети), вторичное номинальное напряжение U2ном, значение которого обычно принимается равным 100 или 100/В. Отношение этих величин, называемое номинальным коэффициентом трансформации, КUном = U1ном/ U2ном [24].


Начала и концы первичных и вторичных обмоток ТН Н (н) и К (k) обозначаются изготовителями так же, как и у силовых трансформаторов: у первичной обмотки буквами А и X, у вторичной соответственно а и х. Для питания устройств РЗ используются в большинстве случаев ТН, установленные на сборных шинах ПС и РУ электростанций, к вторичным обмоткам которых подключаются РЗ всех присоединений (рис.6.2, а), или на каждом присоединении, питающие РЗ только этого присоединения.

 ПОГРЕШНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

 

Трансформатор напряжения работает с погрешностью, искажающей вторичное напряжение как по величине, так и по фазе. В «идеальном» ТН, работающем без погрешностей, вторичное напряжение

                                                                                                          (6.1)

где U1 – напряжение, подведенное к зажимам первичной обмотки; КUкоэффициент трансформации «идеального» ТН, равный отношению количества витков первичной и вторичной обмоток. Однако за счет падения напряжения ΔU (рис.6.4, б) в первичной и вторичной обмотках действительное значение вторичного напряжения будет равно:

                                                                                                      (6.2)

что вытекает из эквивалентной схемы замещения ТН и векторной диаграммы (рис.6.4, а, б). Из этой же схемы следует

                                                                                      (6.2а)

Падение напряжения в обмотках ТН ΔU обусловливает появление погрешности, искажающей значение и фазу U2 (рис.6.4, б) по сравнению с расчетным напряжением U2 = U1/KU = U’1 по выражению (6.1).


Поскольку значения Z1 и Z2, а также ток намагничивания Iнам определены конструкцией ТН, в условиях эксплуатации уменьшить его погрешность можно только уменьшением тока

нагрузки I2. Допустимые погрешности нормируются при номинальном напряжении, соответственно чему ТН подразделяются на классы: 0,2; 0,5; 1 и 3. Один и тот же ТН может работать в разных классах точности в зависимости от значения нагрузки. Заводы обычно указывают номинальную мощность, подразумевая под ней максимальную нагрузку, которую может питать ТН в гарантированном классе точности. Кроме того, для ТН указывается максимальная мощность по условиям нагрева, которая значительно превосходит его номинальную мощность. Погрешность по значению вторичного напряжения принято оценивать в процентах:

                                                                                            (6.3)

Погрешность по фазе оценивается углом сдвига δ между векторами первичного и вторичного напряжений (рис.6.4, б).

В начало

Типы, различия, преимущества и недостатки

Мы знаем, что напряжения и токи в энергосистеме очень велики. Таким образом, прямое измерение напряжения и величины с большой величиной невозможно. Таким образом, нам нужны измерительные приборы с большим диапазоном измерений или есть другой метод, например, использование свойства преобразования в пределах переменного тока, а также напряжения. Трансформатор используется для преобразования тока или напряжения вниз, когда соотношение оборотов известно после этого определения уменьшили величину, используя обычный диапазон прибора.Уникальная величина определяется простым умножением результата на коэффициент конверсии. Такой трансформатор с точным передаточным числом известен как измерительный трансформатор. В этой статье обсуждается обзор измерительного трансформатора и его работы.

Что такое измерительный трансформатор?

Определение: Трансформатор, который используется для измерения электрических величин, таких как ток, напряжение, мощность, частота и коэффициент мощности, известен как измерительный трансформатор.Эти трансформаторы в основном используются с реле для защиты энергосистемы.


измерительный трансформатор

Назначение измерительного трансформатора — понизить напряжение и ток в системе переменного тока, поскольку уровень напряжения и тока в энергосистеме чрезвычайно высок. Поэтому проектирование измерительных приборов с высоким напряжением и током сложно и дорого. Как правило, эти приборы в основном предназначены для 5 А и 110 В.

Измерение электрических величин высокого уровня может быть выполнено с помощью устройства, а именно измерительного трансформатора.Эти трансформаторы играют важную роль в существующих энергосистемах.

Типы измерительных трансформаторов

Измерительные трансформаторы подразделяются на два типа, такие как

  • Трансформатор тока
  • Трансформатор потенциала
Трансформатор тока

Этот тип трансформатора может использоваться в энергосистемах для понижения напряжения с с высокого уровня на низкий с помощью амперметра на 5А. Этот трансформатор включает в себя две обмотки, первичную и вторичную.Ток во вторичной обмотке пропорционален току в первичной обмотке, поскольку он генерирует ток во вторичной обмотке. Принципиальная схема типичного трансформатора тока показана на следующем рисунке.


Трансформатор тока

В этом трансформаторе первичная обмотка состоит из нескольких витков и последовательно соединена с силовой цепью. Так он называется последовательным трансформатором. Точно так же вторичная обмотка включает в себя несколько витков, и она напрямую подключена к амперметру, потому что амперметр имеет небольшое сопротивление.

Таким образом, вторичная обмотка этого трансформатора работает практически в состоянии короткого замыкания. Эта обмотка включает два вывода, один из которых соединен с землей, чтобы избежать сильного тока. Таким образом, вероятность пробоя изоляции будет снижена, чтобы защитить оператора от чрезмерного напряжения.

Вторичная обмотка этого трансформатора в указанной выше цепи закорачивается перед отключением амперметра с помощью переключателя, чтобы избежать высокого напряжения на обмотке.

Трансформатор потенциала

Этот тип трансформатора может использоваться в энергосистемах для понижения напряжения с высокого уровня до более низкого уровня с помощью небольшого вольтметра с номинальными значениями, диапазон которого составляет от 110 до 120 вольт. Типовая принципиальная схема трансформатора напряжения показана ниже.

Этот трансформатор имеет две обмотки, как обычный трансформатор, например, первичную и вторичную. Первичная обмотка трансформатора включает несколько витков и включена параллельно цепи.Так он называется параллельным трансформатором.

трансформатор потенциала

Подобно первичной обмотке, вторичная обмотка включает меньшее количество витков и подключается к вольтметру напрямую, поскольку имеет большое сопротивление. Поэтому вторичная обмотка работает примерно в разомкнутой цепи. Один вывод этой обмотки соединен с землей, чтобы поддерживать напряжение относительно земли, чтобы защитить оператора от огромного напряжения.

Разница между трансформатором тока и трансформатором напряжения

Разница между трансформатором тока и трансформатором напряжения обсуждается ниже.

Трансформатор тока (CT)

Трансформатор потенциала (PT)

Подключение этого трансформатора может быть выполнено последовательно с силовой цепью Подключение этого трансформатора может быть сделано параллельно с силовой цепью
Вторичная обмотка подключена к амперметру Вторичная обмотка подключена к вольтметру
Конструкция этого может быть выполнена с помощью ламинирования кремнистой стали.

Проектирование этого может быть выполнено с использованием высококачественной стали, работающей при низкой плотности магнитного потока.
Первичная обмотка этого трансформатора проводит ток. Первичная обмотка этого трансформатора находится под напряжением

Имеет меньшее количество витков

Включает количество витков
Вторичная обмотка этого трансформатора работает

в условиях короткого замыкания .

Вторичная обмотка этого трансформатора работает в разомкнутой цепи.
Первичный ток в основном зависит от протекания тока в силовой цепи

Первичный ток в основном зависит от вторичной нагрузки.

Пробоя изоляции можно избежать, подключив вторичную обмотку этого трансформатора к земле. Вторичная обмотка может быть соединена с землей для защиты оператора от сильного напряжения.
Диапазон этого трансформатора составляет 1 А или 5 А Диапазон этого трансформатора составляет 110 В
Коэффициент трансформации высокий Этот трансформатор низкий коэффициент
Вход этого трансформатора — постоянный ток Вход этого трансформатора — постоянное напряжение
Этот тип трансформаторов подразделяется на

двух типов, таких как с обмоткой и закрытый основной.

Этот тип трансформатора подразделяется на два типа, например, электромагнитный и конденсаторное напряжение
Полное сопротивление этого трансформатора низкое Полное сопротивление этого трансформатора высокое
Эти трансформаторы используются для измерения тока, мощности , мониторинг работы электросети и реле защиты. Эти трансформаторы используются для измерения, работы защитного реле и источника питания.

Преимущества и недостатки измерительного трансформатора

Преимущества измерительных трансформаторов:

  • Эти трансформаторы используют амперметр и вольтметр для измерения высоких токов и напряжений.
  • При использовании этих трансформаторов несколько защитных устройств могут работать как реле, иначе загораются сигнальные лампы.
  • Измерительные трансформаторы на базе трансформаторов дешевле.
  • Поврежденные детали можно легко заменить.
  • Эти трансформаторы обеспечивают гальваническую развязку измерительных приборов и силовых цепей высокого напряжения. Так что требования к электрической изоляции могут быть снижены в защитных цепях и измерительных приборах.
  • С помощью этого трансформатора можно подключать к электросети различные измерительные приборы.
  • Низкое энергопотребление в защитных и измерительных цепях из-за низкого уровня напряжения и тока.

Единственным недостатком измерительного трансформатора является то, что он может использоваться просто для цепей переменного тока, но не для цепей постоянного тока

Испытание измерительного трансформатора

Инструментальные трансформаторы, такие как трансформаторы тока или трансформаторы тока, играют важную роль при мониторинге и защите электрических цепей. энергосистемы. Эти типы измерительных трансформаторов в основном используются для изменения формы тока на уменьшенный вторичный ток с помощью реле, счетчиков, устройств управления и других инструментов.

Испытание измерительного трансформатора необходимо при измерении, перепутывании соединений и возникновении неисправности защиты, в противном случае высокая степень точности может значительно снизиться. Одновременно с этим в трансформаторе тока произойдут электрические изменения.

По этим причинам необходимо проверять и регулировать трансформаторы тока вместе с подключенными к ним устройствами через обычные интервалы времени. Для этих трансформаторов используются некоторые электрические испытания, чтобы гарантировать точность и оптимальную надежность работы, например, соотношение, полярность, возбуждение, изоляцию, обмотку и испытание на нагрузку.

Часто задаваемые вопросы

1). Что такое CT & PT в измерительном трансформаторе?

Трансформатор тока (CT) и трансформатор напряжения (PT) являются измерительными приборами, используемыми в системах переменного тока

2). Какова функция измерительного трансформатора?

Эти трансформаторы используются для измерения и защиты оборудования

3). Что такое кВА в трансформаторах?

КВА означает киловольт-ампер, и это единица полной мощности, 1 кВА = 1000 ВА

4).Почему используется трансформатор тока?

Этот тип трансформатора используется для увеличения или уменьшения переменного тока

5). В чем преимущество измерительного трансформатора?

Этот трансформатор обеспечивает гальваническую развязку между цепями, такими как высоковольтные силовые и измерительные устройства, чтобы уменьшить необходимость в электрической изоляции.

Итак, это все об обзоре измерительного трансформатора. Это высокоточные электрические устройства, в основном используемые для изоляции, преобразования уровней тока или напряжения.Первичная обмотка трансформатора может быть подключена к цепи высокого напряжения или высокого тока, а реле или счетчик — к вторичной цепи. Эти трансформаторы также используются в качестве изолирующего трансформатора за счет использования вторичных величин в фазовой манипуляции, не оказывая влияния на другие устройства. Вот вам вопрос, каково основное назначение приборного трансформатора?

Какова функция измерительного трансформатора? —

В энергосистеме часто используется переменное напряжение и сильноточная цепь для передачи энергии конечным пользователям, поэтому мы не можем измерить ток или напряжение непосредственно прибором.Измерительный трансформатор может снизить напряжение переменного тока или высокие уровни тока до уровня, при котором переменное напряжение или высокий ток могут быть непосредственно измерены прибором. Он также может обеспечивать питание для релейной защиты и автоматического устройства.

Измерительный трансформатор состоит из трансформатора тока (CT) и трансформатора напряжения (PT). CT и PT являются соединительными элементами между первичной системой и вторичной системой в цепи переменного тока. Это специальные трансформаторы, но принцип их работы в основном такой же, как и у обычных трансформаторов.Первичная обмотка трансформатора напряжения подключена параллельно первичной системе. Это эквивалент трансформатора без вторичной нагрузки. Изменения вторичной нагрузки не влияют на соответствующее напряжение первичной системы.

Конкретные функции:

1. Преобразование высокого напряжения и высокого тока первичной цепи в низкое напряжение (обычно 100 В) и малый ток (5 А, 1 А, 0,5 А) вторичной цепи, инструментальные трансформаторы могут помочь стандартизация измерительного прибора и защитного устройства и, таким образом, снижение стоимости вторичного оборудования.

2. Во вторичной цепи можно использовать кабель управления низким напряжением. Электропроводка проста, установка удобна. Возможны дистанционное управление и измерение.

3. Вторичный контур не ограничен первичным. Электропроводка гибкая, обслуживание и отладка удобны.

4. Вторичная цепь изолирована от первичных частей, находящихся под высоким напряжением, и точка заземления может быть установлена ​​на вторичную для обеспечения безопасности вторичного оборудования и людей.

Типы трансформаторов напряжения:

— Конструкция: сухая, заливная, надувная или масляная;

— Фаза: однофазная или трехфазная;

— Обмотка: двухобмоточная или трехобмоточная.

Функции измерительных трансформаторов (ТТ и ТТ)

Защитные реле типа

переменного тока приводятся в действие током и напряжением, подаваемым трансформаторами тока и напряжения (напряжения), которые обычно классифицируются как измерительные трансформаторы.Обычно измерительные трансформаторы используются в основном для двух целей. Для измерения, который понижается и отображает уровни напряжения и тока от кВ до (0–110 вольт в случае PT) и от нескольких килоампер до (0-5 ампер в случае CT). Вторая цель — подавать на реле значения тока и напряжения для выполнения функций защиты.

Основные функции измерительных трансформаторов:

  • Измерительные трансформаторы (трансформаторы тока и напряжения) обеспечивают изоляцию от высоких напряжений силовых цепей и защищают оборудование и обслуживающий персонал от контакта с высокими напряжениями силовых цепей
  • Измерительные трансформаторы (ТТ и ТТ) питают защитные реле током и напряжением, величина которых пропорциональна силовым цепям.Эти величины тока и напряжения, подаваемые измерительными трансформаторами, достаточно уменьшены, так что реле можно сделать относительно небольшими и недорогими.
  • Измерительные трансформаторы помогают в обеспечении различных типов вторичных соединений для получения необходимого тока и напряжения

Для правильного применения трансформаторов тока и трансформатора тока требуются следующие соображения:

Механическая конструкция, тип изоляции (сухая или жидкая), соотношение первичных и вторичных токов или напряжений, длительные термические характеристики, кратковременные термические и механические характеристики, класс изоляции, уровень импульсов, условия эксплуатации, точность и соединения

В целях безопасности вторичные обмотки трансформаторов тока и напряжения (ТТ и ТТ) заземлены.

Почему используются измерительные трансформаторы и их преимущества

Вольтметры и амперметры используются для измерения напряжения и тока в цепях. Используя измерительные трансформаторы, диапазоны измерения этих устройств могут быть увеличены. Трансформатор тока в основном является понижающим трансформатором, следовательно, он понижает ток. При использовании вместе с амперметром нижнего диапазона трансформатор тока (CT) увеличивает диапазон амперметра. Таким образом, амперметр 0-5А можно использовать для измерения нескольких сотен или тысяч ампер тока.Точно так же трансформатор напряжения (PT), который по сути является понижающим трансформатором, может увеличить диапазон вольтметра низкого напряжения. Таким образом, вольтметр, предназначенный для измерения напряжения до 110 В, может измерять гораздо более высокие напряжения (несколько тысяч вольт) при использовании вместе с подходящим трансформатором напряжения

. У измерительных трансформаторов

много преимуществ. Некоторые из преимуществ приведены ниже:

Преимущества:

  • Амперметры и вольтметры с одним диапазоном измерения могут измерять ток и напряжение в широком диапазоне, если используются вместе с подходящими трансформаторами тока (CT) и трансформаторами напряжения (PT).
  • Измерительные приборы, такие как амперметр, вольтметр, ваттметры и т. Д., Включены во вторичную цепь и, следовательно, полностью изолированы от высокого напряжения, что обеспечивает безопасность оператора и наблюдателя.
  • Измеритель не нуждается в изоляции для высоких напряжений, которые имели бы место, если бы они были непосредственно включены в цепь высокого напряжения
  • Используя трансформатор тока с подходящим разъемным и шарнирным сердечником, легко измерять большие токи в сборной шине без необходимости разрывать провод, по которому проходит ток.Сердечник трансформатора тока (ТТ) открывается на шарнире, токопроводящий провод вводится в центр сердечника через сделанное отверстие, и сердечник снова плотно закрывается. Сам проводник действует как однооборотная первичная обмотка трансформатора тока
  • .
Измерительный трансформатор

— обзор

II.A Напряжения

При измерении амплитуды напряжения может сначала потребоваться масштабирование и изменение его амплитуды и формы на подходящую для измерительного устройства, например, для уменьшения его амплитуды с 100 В на 100 мВ и преобразовать его из переменного в постоянное напряжение.

Метод, используемый для масштабирования или уменьшения амплитуды постоянного и низкочастотного переменного напряжения, обычно представляет собой форму резистивного делителя. Делитель на рис. 13a обычно используется с электромагнитными аналоговыми приборами и имеет входное сопротивление, которое изменяется от диапазона к диапазону; Рис. 13b часто используется в цифровых мультиметрах (и некоторых электронных аналоговых измерителях) и обеспечивает фиксированное значение входного сопротивления. Когда необходимо масштабировать только переменные напряжения, можно использовать реактивные делители, которые могут быть емкостными или индуктивными.Индуктивная форма при тщательной конструкции может обеспечить очень точное деление напряжения. Например, точность (погрешность) отношения декад, составляющая 1 часть из 10 7 (0,00001%) в диапазоне частот от 100 Гц до 20 кГц, может быть получена с умеренными затратами и осторожностью. Следовательно, такие делители очень часто используются при калибровке.

РИСУНОК 13. Резистивные делители напряжения (а) для аналоговых приборов, (б) для электронных / цифровых приборов.

Масштабирование напряжений в линиях электропередач для защиты и измерения мощности выполняется для напряжений до 66 кВ с использованием трансформаторов напряжения, которые имеют конструкцию с двойной обмоткой, аналогичную конструкции силового трансформатора.Для более высоких напряжений измерительные трансформаторы включают емкостной делитель (рис. 14a) или используют каскадную конструкцию (рис. 14b). Все эти трансформаторы напряжения будут иметь погрешности по фазе и соотношению из-за дефектов материала сердечника и потерь в обмотке. На рисунке 15 показана упрощенная векторная диаграмма для трансформатора напряжения, из которой очевидно, что фазовая погрешность представляет собой небольшой угол между первичным и вторичным векторами, а ошибка отношения составляет

РИСУНОК 14. Трансформаторы напряжения (ТН): ( а) конденсаторный ТН и (б) каскадно подключенный ТН.[От Грегори Б.А. (1981). «Введение в электрические приборы и измерительные системы», Macmillan Education, Хэмпшир, Англия.]

РИСУНОК 15. Векторная диаграмма трансформатора напряжения.

(knUs − UpUp) × 100%

Нагрузка на измерительные трансформаторы имеет большое значение, поскольку это повлияет на их ошибки в измерениях. Следовательно, номинальные характеристики измерительного трансформатора даются с точки зрения удельной нагрузки или нагрузки и обычно указываются в ВА (вольтамперы).Например, трансформатор напряжения номиналом 10 ВА с вторичным напряжением 110 В должен работать с приборной схемой, потребляющей 10/110 А (или 0,09091 А). Таким образом, когда вторичное напряжение составляет 110 В, общее сопротивление нагрузки на вторичной обмотке должно иметь значение 1210 Ом.

Знание этих условий эксплуатации имеет большое значение, поскольку величина ошибок влияет на измерение мощности, подаваемой (и заряженной) потребителю.

Входная схема прибора, используемого для измерения переменного напряжения, часто представляет собой комбинацию усилителя и делителя R C .Усилитель необходим для увеличения чувствительности измерительных цепей или устройства и делителя, чтобы уменьшить большие входящие сигналы до соответствующей величины. Когда используется комбинированный делитель сопротивления и емкости ( R C ) (рис. 16), обеспечивающий правильные пропорции сопротивлений и конденсаторов; деление напряжения не зависит от частоты. Математически:

РИСУНОК 16. Емкостной делитель напряжения.

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

Теперь, если R 1 C 1 и R 2 C 2 , постоянные времени двух половин делителя сделать равными T ( отрегулировав C 2 , скажем), тогда

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

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

В то время как некоторые виды электромеханических инструментов, особенно те, которые используют движение электродинамометра, имеют отклоняющий момент, пропорциональный квадрату тока, и, таким образом, могут обеспечивать показания для сигналов нулевой частоты (постоянного тока) и переменных (20–200 Гц) сигналов, подавляющее большинство Аналоговые и цифровые приборы для измерения напряжения могут использоваться только для измерения нулевой частоты или постоянного напряжения. Таким образом, чтобы эти вольтметры можно было использовать для измерения переменных сигналов, необходимо включить в прибор преобразователь переменного тока в постоянный.

Преобразователь, обычно используемый в аналоговых мультиметрах, на протяжении многих лет представляет собой двухполупериодный или мостовой выпрямитель. Это обеспечивает отклоняющий ток, который зависит от среднего значения выпрямленного значения (рис. 17), и в результате получается прибор, измеряющий среднее значение. Поскольку среднеквадратичное значение (постоянный ток или эквивалент нагрева) является требуемым значением, почти все приборы, считывающие среднее значение, масштабируются для отображения среднеквадратичного значения, исходя из предположения, что измеряемый сигнал представляет собой чистую синусоидальную волну. Обратите внимание, что частное, полученное путем деления среднеквадратичного значения на среднее значение, называется форм-фактором и равно 1.111 для чистой синусоиды. Ограничение на использование простой мостовой схемы состоит в том, что требуется минимальное напряжение 400 мВ, прежде чем выпрямительные диоды начнут работать, что налагает предел чувствительности, который часто неприемлем для современного использования. Эта проблема решается в электронных аналоговых и цифровых приборах за счет включения диодов в схему усилителя, как показано на рис. 18a, но полученная конструкция по-прежнему рассчитана на среднее значение.

РИСУНОК 17. Среднее, пиковое и среднеквадратичное значения одночастотной синусоидальной волны.

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

Если требуется пиковое значение волны напряжения, для обнаружения (и удержания) пикового значения можно использовать схему, показанную на рис. 18b. Чтобы обеспечить прибор для измерения среднеквадратичных значений, необходимо использовать более сложные электронные схемы, такие как схемы умножителей, а для измерения ограничений электронного преобразователя при работе с искаженными формами сигналов следует использовать коэффициент амплитуды (отношение пикового значения к среднеквадратичному значению). быть определенным для «истинного» прибора, измеряющего среднеквадратичное значение.Поскольку в ряде приложений управления напряжением теперь используется метод переключаемой синусоидальной волны, в котором синусоидальная волна отключается на часть цикла (рис. 19a), интересно увидеть эффект изменения «выключенной» части (α o ) от пик-фактора (рис. 19б). Указанные коэффициенты амплитуды для цифровых мультиметров варьируются от 3 до 10 и должны использоваться соответственно, то есть, когда в сигнале присутствует большое количество искажений, необходимо использовать измеритель с большим коэффициентом амплитуды. На каждый из компонентов входных цепей, которые подвергаются переменному напряжению, будет влиять частота.Результатом этого является то, что спецификация будет содержать нижний и верхний пределы частоты, обычно 20 Гц на нижнем уровне и 5–30 кГц на верхнем уровне. Это делает рассмотрение спецификации важным, так как работа за пределами этих пределов приведет к добавлению (большой) неизвестной ошибки к измерению.

РИСУНОК 19. Синусоидальная волна отключена для α o ; (б) соотношение между пик-фактором и α.

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

Проблема «вход-земля» решается в большинстве современных электронных приборов за счет наличия «плавающего» входа.Это означает, что нет прямого соединения между входными клеммами и землей, поскольку измерительные цепи изолированы (т. Е. Изолированы) от заземления. Эта ситуация представлена ​​на рис. 20, на котором Z 2 представляет полное сопротивление изоляции и будет иметь большое значение (обычно 10 8 Ом).

РИСУНОК 20. Упрощенная эквивалентная схема прибора с плавающим входом.

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

РИСУНОК 21. Упрощенная эквивалентная схема прибора с защищенным входом.

Для того, чтобы изоляцию / изоляцию измерительных цепей от земли одного счетчика можно было сравнить с изоляцией другого счетчика, было принято соглашение. Это касается гипотетической ситуации, представленной на рис.22, который обеспечивает оценку коэффициента подавления синфазного сигнала (CMRR), который равен 20log 10 ( E см / E e ) дБ, где E см является обычным режим напряжения и E e ошибка, вносимая в показания E см , когда сопротивление дисбаланса составляет 1 кОм. Поскольку в импедансе изоляции присутствует емкостная составляющая, CMRR переменного тока следует указывать для конкретной частоты и будет меньше значения постоянного тока.

РИСУНОК 22. Схема оценки коэффициента подавления синфазного сигнала.

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

20log10 (EcmEe × (1 кОм / Runbal)) дБ.

При измерении малых постоянных напряжений частой проблемой является влияние переменных помех, накладываемых на измеряемую величину. Способность прибора (в режиме измерения постоянного напряжения) подавлять эти помехи является его способностью подавления нормального (или последовательного) отношения мод.Численно

ЯМРР = 20log10 (EnmpeakEepeak) дБ на заданной частоте,

, где E нм — напряжение нормального режима, а E e — результирующая ошибка считывания, которая обычно проявляется как колебание отображаемое значение.

Измерительные трансформаторы — CT и PT

Измерительные трансформаторы

Как вы будете измерять переменные токи и напряжения очень большой величины? Вам понадобятся измерительные приборы с более высоким диапазоном, что буквально означает огромные инструменты.Или есть другой способ, используя свойство преобразования переменного тока и напряжения. Вы можете понижать напряжение или ток с помощью трансформатора, коэффициент трансформации которого точно известен, а затем измерять пониженную величину с помощью прибора с нормальным диапазоном. Исходную величину можно определить, просто умножив результат на коэффициент трансформации. Такие специально сконструированные трансформаторы с точным передаточным числом называются измерительными трансформаторами . Эти измерительные трансформаторы бывают двух типов — (i) трансформаторы тока (CT) и (ii) трансформаторы напряжения (PT) .

Трансформаторы тока (ТТ)

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

Одно из распространенных применений трансформатора тока — «Цифровые клещи».
Обычно трансформаторы тока выражаются в соотношении первичного и вторичного тока.ТТ 100: 5 будет означать вторичный ток 5 ампер, когда первичный ток равен 100 ампер. Номинальный вторичный ток обычно составляет 5 ампер или 1 ампер, что совместимо со стандартными измерительными приборами.

Трансформатор потенциала (PT)

Трансформаторы напряжения также известны как трансформаторы напряжения , и в основном они представляют собой понижающие трансформаторы с чрезвычайно точным передаточным числом. Трансформаторы потенциала понижают напряжение с высокой величины до более низкого напряжения, которое можно измерить с помощью стандартного измерительного прибора.Эти трансформаторы имеют большое количество витков первичной обмотки и меньшее количество витков вторичной обмотки.
Трансформатор потенциала обычно выражается отношением первичного к вторичному напряжению. Например, PT 600: 120 будет означать, что напряжение на вторичной обмотке составляет 120 вольт, когда первичное напряжение составляет 600 вольт.

Измерительный трансформатор — тип, применение и функции.

Измерительные трансформаторы используются для сбора данных о напряжении и токе, понижая значение на определенное соотношение, которое может использоваться реле, ПЛК и т. Д.Это обеспечивает безопасность и рентабельность системы автоматизации и управления.

Устройства защиты или измерения должны получать данные об электрических величинах (ток или напряжение) от защищаемого оборудования. По техническим, экономическим причинам и причинам безопасности эти данные не могут быть получены непосредственно от источника питания среднего напряжения оборудования на реле малой мощности, ПЛК или электронные устройства; мы должны использовать промежуточные датчики, такие как измерительные трансформаторы .

Типы измерительных трансформаторов:

Трансформаторы тока

Трансформаторы тока Подключенные к первичной цепи сети среднего напряжения, они подают пониженное значение тока во вторичную цепь, пропорциональное току сети, в которой они установлены.
Трансформатор тока бывает двух типов -ТТ: трансформатор тока; LPCT (Low Power Current Transformer): электронные трансформаторы тока.

Трансформаторы напряжения

Трансформаторы напряжения Подключенные к первичной сети среднего напряжения, они подают во вторичную цепь пониженное значение напряжения, пропорциональное напряжению сети, в которой они установлены.

Функция измерительного трансформатора:

Приборный трансформатор выполняет следующие функции: 1.Уменьшение размера измеряемой величины, обеспечивающее гальваническую развязку; 2. Подача питания, необходимого для обработки данных или даже для работы устройства защиты.


Измерительный трансформатор, являющийся аналоговым устройством, может быть подключен к следующим сетевым системам: 1. Аналоговые устройства, напрямую использующие подаваемый сигнал, 2. Блоки цифровой обработки с микропроцессором, после аналогово-цифрового преобразования входного сигнала (например: ПЛК — Программируемый логический контроллер).

Пример приложения защиты измерительного трансформатора и измерительного приложения

Дополнительная литература

Измерительные трансформаторы — определение, типы и подключение

Определение измерительных трансформаторов

Измерительные трансформаторы — это устройства преобразования тока и напряжения, которые используются для понижения напряжений и токов в линиях передачи и распределения до уровней, позволяющих безопасно управлять измерительными приборами, защитными устройствами и реле управления, изолировав их от напряжений питания.

На приведенной выше диаграмме показано основное использование измерительных трансформаторов. Они используются для преобразования первичного напряжения или тока в значения, подходящие для измерительных приборов, таких как вольтметры, амперметры, ваттметры, счетчики энергии, измерители коэффициента мощности, частотомеры и т. Д., А также реле защиты и контрольное оборудование. Кроме того, они могут служить изоляцией между приборами и цепями высокого напряжения.

Помимо основных достоинств, упомянутых выше, он имеет еще и коммерческое преимущество.Сети производства, передачи и распределения электроэнергии имеют разный уровень напряжения. Создание приборов, которые могут безопасно работать на всех этих уровнях напряжения, и поддержание большого количества запасов крайне непрактично. Производители разрабатывают приборы, рассчитанные на 120 В или 5 А, которые в сочетании с подходящими измерительными трансформаторами могут быть подключены к цепям высокого напряжения и высокого тока.

Типы измерительных трансформаторов

Измерительные трансформаторы

в основном делятся на два типа:

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

Трансформаторы тока

Трансформаторы, используемые для преобразования токов, известны как трансформаторы тока.Они используются для снижения высоких токов до 1 А или 5 А, чтобы их можно было измерить с помощью амперметра или использовать в других цепях управления. Он состоит из одного или меньшего числа витков первичной обмотки и большого количества витков вторичной обмотки. В большинстве типов сам токопроводящий проводник выступает в роли первичной обмотки трансформатора.

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

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

  • Оконный трансформатор тока или тороидальный трансформатор тока : полый сердечник, через который пропускается токопроводящий проводник или кабель.
  • Шина CT : содержит медную или алюминиевую шину, окруженную вторичной обмоткой, намотанной на ферромагнитный сердечник.
  • ТТ с обмоткой : они имеют раздельную первичную и вторичную обмотку.

Подробнее: Трансформатор тока — работа, виды и подключение

Вторичная цепь подключенного трансформатора тока никогда не должна размыкаться, пока трансформатор возбуждается первичным током, потому что из-за более высокого отношения витков на вторичной обмотке индуцируются высокие напряжения, которые могут быть опасны для изоляции и персонала, а также из-за точности трансформатора могут быть повреждены.

Трансформатор напряжения или трансформаторы напряжения

Измерительные трансформаторы, используемые для преобразования напряжений, известны как трансформаторы напряжения или напряжения. Они используются для снижения высокого напряжения до 120 В или других более низких уровней, чтобы их можно было измерить с помощью вольтметра или использовать в других схемах управления. Он состоит из магнитопровода, на который намотано большое количество витков первичной обмотки и меньшее количество витков вторичной обмотки. Они разработаны для оптимальной работы с вторичными нагрузками с высоким импедансом.

Первичная обмотка трансформатора напряжения подключена параллельно нагрузке, напряжение которой должно измеряться или контролироваться. Вторичная обмотка подключена к измерительным приборам и приборам управления. Существует три типа трансформаторов напряжения:

Тип электромагнитной индукции: Принцип аналогичен двухобмоточному трансформатору.

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

Тип оптики: Преобразователь оптического напряжения работает по принципу эффекта Керра, благодаря которому свет, отраженный от намагниченной поверхности, может изменять поляризацию и интенсивность отражения.

Сравнение трансформатора тока и трансформатора напряжения

Свойство Трансформатор тока Трансформатор потенциала /
Трансформатор напряжения
Назначение Преобразует большой ток в низкое измеримое значение. Понижает высокое напряжение до низкого измеримого значения.
Обмотки Первичная обмотка: обычно однооборотная.
Вторичный: большое количество поворотов.
Первичный: большое количество витков.
Вторичный: Меньше оборотов.
Толщина обмотки Первичная: тяжелый проводник, способный выдерживать большие токи.
Вторичный: Тонкий проводник, выдерживающий ток 5–20 А.
Первичный: тонкий проводник.
Вторичный: толстый провод.
Первичная
Подключение
Первичная обмотка подключена последовательно к проводнику с током Первичная обмотка трансформатора напряжения соединена между проводником и землей.
Номинальное значение вторичной обмотки Номинальный ток вторичной обмотки может составлять 1 А или 5 А Номинальное напряжение вторичной обмотки может составлять 100 / √3 — 120 / √3 или 100/3 — 120/3 В
Обозначения
Типы 1.Оконный ТТ или тороидальный ТТ
2. Штанга ТТ
3. Обмотка ТТ
1. Тип электромагнитной индукции
2. Тип с емкостной связью
3. Оптический тип
Безопасность
Учет
Вторичные клеммы Трансформатор тока никогда не должен быть разомкнут. Вторичные клеммы трансформатора напряжения никогда не должны замыкаться накоротко.

Нагрузка и точность измерительных трансформаторов

Номинальная нагрузка : Величина нагрузки, которая может быть наложена на вторичную обмотку измерительных трансформаторов, не вызывая ошибки, превышающей ту, которая определяется его классом точности.

Класс точности: Класс точности описывает, насколько точным будет преобразование измерительных трансформаторов при нагрузке в допустимых пределах.

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

Преимущества измерительных трансформаторов

  1. Изолируют измерительные приборы и цепи управления от цепей высокого напряжения.
  2. Производители разрабатывают приборы, подходящие для напряжений от 100 до 120 В или 1 А и 5 А, которые в сочетании с подходящими измерительными трансформаторами могут быть подключены к высоковольтным и сильноточным цепям.
  3. Измерительные трансформаторы обеспечивают безопасную работу приборов и обслуживающего персонала.
  4. К одному измерительному трансформатору можно подключить несколько приборов при условии, что общая нагрузка не превышает номинальную нагрузку трансформатора.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.