Подключение счетчика через трансформаторы: Способы подключения электросчетчиков к электросетям

Содержание

Способы подключения электросчетчиков к электросетям

По способу подключения к сети счетчики разделяют на 3 группы:
Счетчики непосредственного включения (прямого включения) — подключаются к сети напрямую, без измерительных трансформаторов. Выпускаются однофазные и трехфазные модели, для сетей 0,4/0,23 кВ на токи до 100 А.

Счетчики полукосвенного включения — подключаются к сети напрямую только обмотками напряжения, токовые обмотками подключаются через трансформаторы тока. Выпускаются только трехфазные модели (для электротранспорта существуют и однофазные) на напряжение 0,4 кВ. Величина измеряемого тока зависит от характеристик подключенных трансформаторов тока.

Счетчики косвенного включенияподключаются к сети через трансформаторы тока и трансформаторы напряжения. Выпускаются только трехфазные модели. Величина измеряемого тока и напряжения зависит от характеристик подключенных трансформаторов. Область применения — сети от 6 кВ и выше.

Схемы включения индукционных и электронных электросчётчиков абсолютно идентичны.

Схемы прямого (непосредственного) подключения электросчетчиков

Схема прямого подключения однофазного электросчетчика

 

Схема прямого подключения трехфазного электросчетчика к сети TNS

 

Схема прямого подключения трехфазного электросчетчика к сети TNС

 

 

Схемы полукосвенного (трансформаторного) подключения электросчетчиков

Схема полукосвенного (3-х трансформаторного) подключения трехфазного электросчетчика к сети TNS (без испытательной коробки)

 

8-проводная схема полукосвенного (3-х трансформаторного) подключения трехфазного электросчетчика к сети TNS через испытательную коробку

 

10-проводная схема полукосвенного (3-х трансформаторного) подключения трехфазного электросчетчика к сети TNS через испытательную коробку

 

Схема полукосвенного (3-х трансформаторного) подключения трехфазного электросчетчика к сети TNC (без испытательной коробки)
8-проводная схема полукосвенного (3-х трансформаторного) подключения трехфазного электросчетчика к сети TNC через испытательную коробку

10-проводная схема полукосвенного (3-х трансформаторного) подключения трехфазного электросчетчика к сети TNC через испытательную коробку

 

Схема полукосвенного (2-х трансформаторного) подключения трехфазного электросчетчика к сети TNS (без испытательной коробки)

 

Схема полукосвенного (2-х трансформаторного) подключения трехфазного электросчетчика к сети TNC через испытательную коробку

Схемы косвенного (трансформаторного) подключения электросчетчиков

Схема косвенного подключения трехфазного электросчетчика (без испытательной коробки)

8-проводная схема косвенного подключения трехфазного электросчетчика через испытательную коробку

10-проводная схема косвенного подключения трехфазного электросчетчика через испытательную коробку

 

 

Схема Подключения Счетчика Через Трансформаторы Тока Меркурий

Важно также выбрать оптимальное место в здании для монтажа счетчика.


Было решено провести электрификацию домов.


Не понял, как защищаются цепи напряжения счетчика? В том то все и дело, что председатель со своим электриком лоханулись и после установки шкафа не проверили схему подключения и не опламбировали счетчик.
Ноль в счётчик нельзя! Подключение PEN строго по ПУЭ.

Десятипроводная схема подключения считается наиболее распространенной. Основной ее плюс — гальваническая развязка измерительных и силовых цепей.

Подключить счетчик «Меркурий» АМ таким способом можно по различным схемам, в каждой из которых трансформаторы тока будут использоваться как своеобразный источник информации. К таковым относятся атомные, гидравлические и тепловые электростанции.

К ним можно провести монтаж проводов, у которых сечение составляет 15 м2. К таковым относятся атомные, гидравлические и тепловые электростанции.

Неисправности схемы присоединения: Окисление, а также ослабление контактов на выводах ТТ.

При выборе подходящего варианта подключения электросчетчика Меркурий в первую очередь исходят из соображений безопасности.

Подключение счетчика через трансформаторы тока своими руками

Схема подключения трансформатора тока

Обрыв или излом фазных проводников в цепях Uвтор. На эти клеммы приходит провод, который подключен к шинам питания V, а потом идет на прибор учета через перемычки.

По истечении определенного времени их следует проверять.

Аппарат не заменим при подключении эталонного или образцового прибора учета и позволяет с легкостью производить замену или поверку без отключения нагрузки на сеть. Подписывайтесь на наш канал!

Данные от клемм трансформаторов поступают на прибор учета, фиксирующий объем выработанной электрической энергии.


КИП также обладает функцией отключения цепи по каждой фазе.

Последние монтируют на крупных промышленных предприятиях, где присутствует высоковольтное соединение.

Также используется схема присоединения электросчетчика посредством трех ТН и двух ТТ.
Сборка трехфазного щита учета

Преимущества установки и эксплуатации изделия Меркурий 230

Каждая из них несет на себе информацию срока последней поверки с обозначением года и квартала, а также имеет печать поверяющей организации. Четные номера проводов соответствуют нагрузке, нечетные — вводу.

Мы обязательно Вам ответим. Для схемы обязательно присоединение всех трех элементов измерения счетчика с обязательным строгим соблюдением полярности и с чередованием фаз в прямом порядке относительно соответствующему U. При нарушении функции памяти необходимо выяснить сопутствующий код и перепрограммировать опцию.


Характеристики надежности электросчетчика «Меркурий» О качестве продукции ООО «НПК «Инкотекс» могут говорить следующие технические характеристики надежности: Минимальная наработка на отказ до часов; Интервал между поверками: 10 лет; Средний срок службы прибора— 30 лет; Гарантийный срок эксплуатации «Меркурий» составляет 3 года с даты выпуска. Показатели снимают в одном и в двух направлениях. Показатель именно этого напряжения фиксируется прибором учета.

Подключение трехфазного счетчика Меркурий через трансформаторы тока осуществляется по следующей схеме: Подключение «Меркурий » через трансформаторы тока Подключение электросчетчика «Меркурий » через ТТ Счетчик «Меркурий» имеет возможность тарифного учёта электроэнергии по зонам суток, учитывает потери и передает измерения и накопленную информацию об энергопотреблении по цифровым интерфейсным каналам. ИКК снабжена защитной прозрачной крышкой и устройством для опломбирования, винт со сквозным отверстием. Моно нотировать изменения при анализе журнала событий.

К таковым относятся атомные, гидравлические и тепловые электростанции. Наличие колодки существенно облегчает монтаж.

Важные ссылки


Счетчик «Меркурий»: подключение косвенное Подобный вариант подключения прибора учета не используется в бытовой сфере. Виды трехфазных электросчетчиков Различают 3 основных вида данного типа устройств: Косвенного подключения. В первом случае к распределительной коробке счетчика подводятся три провода от каждой из фазных линий плюс нейтраль и по две жилы от 3-х ТТ. Это помогает осуществлять замену и проверку схемы присоединения прибора, позволяет определить погрешность в измерениях непосредственно на месте установки электросчетчика при наличии нагрузочного тока без отключения потребителей. Наличие колодки существенно облегчает монтаж.

Что касается минусов, то это габаритные размеры и необходимость иметь опыт и навыки для установки оборудования данного типа. На сегодняшний день он устарел окончательно, несмотря на то что его можно встретить в реальных условиях. Счетчик подключается как прямым, так и трансформаторным способом: подключение трансформаторов тока к счетчику «Меркурий » позволяет учитывать электроэнергию на объектах, где высока токовая нагрузка. Прибор проводит фиксацию напряжения, появляющегося во время протекания электричества по вторичной обмотке. При работе с электрическими приборами, стоит использовать индикаторные отвертки, резиновые перчатки.

Легко переделать работу поможет небольшой запас в пределах мм при присоединении проводов к зажимам. При уровне напряжения более 6 кВ и выше применяются два трансформатора тока, это так по всей стране.

Подключение испытательной коробки (КИП). Схема #1

Подключение «Меркурий 230» через трансформаторы тока

Подключение электросчетчика через трансформаторы тока выполняется при помощи десятипроводного кабеля. Это помогает осуществлять замену и проверку схемы присоединения прибора, позволяет определить погрешность в измерениях непосредственно на месте установки электросчетчика при наличии нагрузочного тока без отключения потребителей.

Далее демонтируется старый счетчик.

Тем же способом крепятся два оставшихся контакта.

Данные от клемм трансформаторов поступают на прибор учета, фиксирующий объем выработанной электрической энергии. Одна из них — подсоединение посредством десяти отдельных проводящих жил. Как правило цепи напряжения выполняются тем же сечением, что и токовые цепи Как было написано выше цепи учета необходимо выводить на сборки зажимов или испытательные блоки, так что же представляет из себя испытательный блок?

Технические характеристики

Они возникают при неправильно собранной схеме. Напоминаем, что электромонтажные работы следует проводить только с полным соблюдением требований техники безопасности. На сегодняшний день он устарел окончательно, несмотря на то что его можно встретить в реальных условиях. При уровне напряжения более 6 кВ и выше применяются два трансформатора тока, это так по всей стране.

Различают однофазные и трехфазные, бытовые и промышленные приборы учета электроэнергии. По общему показателю тарифов и каждому отдельно из них индикация и информация фиксируются несколькими временными сроками. Это помогает осуществлять замену и проверку схемы присоединения прибора, позволяет определить погрешность в измерениях непосредственно на месте установки электросчетчика при наличии нагрузочного тока без отключения потребителей.

Александр, в примере 1 применяется трансформатор тока с двумя вторичными обмотками, поэтому и маркировка соответствующая. Трудно выявить во время работы электрический пробой внутри ТТ. Они бывают временные или носят постоянный характер.

Счетчик «Меркурий»: подключение косвенное Подобный вариант подключения прибора учета не используется в бытовой сфере. Для монтажа счетчика в разрыв цепи трансформаторов используют клеммы Л1 и Л2.
Как правильно установить и подключить трансформаторы тока

Как подключить счётчик через трансформатор тока

Не во всех случаях есть возможность измерять израсходованную электроэнергию с помощью простого подключения устройства учёта, то есть счётчика, в сеть. В электрических цепях с переменным напряжением 0,4 кВ (380 Вольт), силой тока больше чем 100 Ампер и с потреблением мощности соответственно больше 60 кВт применяется подключение трёхфазного электросчётчика через измерительный трансформатор тока. Такое подключение называется косвенным и только оно даёт точные показатели при измерении таких мощностей. Для начала перед рассмотрением самих схем соединения, нужно разобраться в принципе работы измерительного трансформатора.

Принцип работы измерительных трансформаторов

Принцип измерительного и обычного трансформатора тока (ТТ) не имеют различия кроме точности передачи тока во вторичной обмотке. Не измерительные ТТ применяются в цепях токовой релейной защиты, однако, в любом случае принцип их работы одинаков. По первичной обмотке, включенной последовательно в линию, будет протекать электрический ток такой же, как и в нагрузке. Иногда, это зависит от конструкции ТТ, первичной обмоткой может служить алюминиевая или медная шина, идущая от источника энергии, к потребителю. За счёт прохождения тока и наличия магнитопровода во вторичной обмотке возникает тоже ток но уже меньшей величины, который уже можно измерять с помощью обычных измерительных приборов, или же счётчиков. При расчете израсходованной электроэнергии нужно учитывать коэффициент, определяющий окончательную величину затрат. Фазный ток, протекающий по линии, будет в разы больше чем ток вторичной обмотки, и зависит он от коэффициента трансформации.

Таким образом, данная манипуляция и установленный трансформатор тока обеспечивает не только возможность измерять большие тока, но и способствуют безопасности проведения таких измерений.

Интересным является тот факт что все ТТ выдают при определённом номинале, на который он рассчитан в первичной обмотке, всего лишь 5 Ампер во вторичной. Например, если номинальный ток первичной обмотки будет 100А, то во вторичной будет 5 А. Если оборудование более мощное и выбирается измерительный трансформатор 500А, то всё равно коэффициент трансформации выбран таким образом, что во вторичной обмотке будет опять-таки 5 Ампер. Поэтому выбор счётчика здесь очевиден и несложен, главное, чтоб он был рассчитан на 5 Ампер. Вся ответственность лежит на выборе именно измерительного трансформатора. Ещё один важный фактор работы такой цепочки это частота переменного напряжения, она должна быть строго 50 Гц. Это стандартная величина частоты, которая чётко контролируется компанией поставщиком электроэнергии и её отклонение недопустимо для работы любого, применяемого в странах постсоветского пространства стандартного электрооборудования. По всей плане эта частота регламентируется другими величинами.

Одной из важных особенностей ТТ является также невозможность работы его без нагрузки, а когда это необходимо какими-либо мероприятиями, то стоит закоротить концы вторичной обмотки, чтобы не было пробоя. Ты даже представить себе не можешь, чем занимается голодный брат с сестренкой, который не видел её голой уже больше суток. Прямо здесь посмотреть можно видео бесплатно или скачать к себе на девайс. В коллекции всегда получится найти крутой свежий контент и получить просто максимальное наслаждение!.

Схема подключения к трёхфазной цепи

Существует несколько схем предназначенных для подключения счетчика через трансформаторы тока, вот самая распространённая из них

Как видно, измерительный трансформатор имеет клеммы, которые обозначены Л1 и Л2. Л1 обязательно подключается к источнику электроэнергии, а Л2 к нагрузке. Перепутывать их и переставлять местами нельзя.

А также имеются и клеммы идущие непосредственные на подключение непосредственно к счётчику, они обозначены как И1 и И2. Для цепей измерительного трансформатора рекомендуется использовать провода с сечением не меньше 2,5 мм2. Желательно иметь и выполнять монтаж соответствующего цвета проводами, для упрощения их коммутации. Стандартная раскраска жил и токоведущих шин:

  • Жёлтый — это фаза А;
  • Зелёный — В;
  • Красный — С;
  • Синий проводник или чёрный обозначает земляной или нулевой провод.

При монтаже лучше использовать клеммные коробки для соединения, чтобы было легче в случае неисправности производить диагностику или замену какого-либо узла или элемента. Это связано с тем что сами счётчики пломбируются.

Схема подключения соединенных ТТ звездой также применяется в электроустановках, как видно вторичная обмотка подлежит заземлению. Это делается для того, чтобы обезопасить, и устройства учета, и персонал обслуживающий их от возможного появления, в результате пробоя во вторичных цепях, высокого напряжения.

Недостатки такого подключения

  1. Ни в коем случае в трёхфазной цепи нельзя использовать трансформаторы с разными коэффициентами трансформации, подключаемые к одному и тому же счётчику.
  2. Существенный недостаток, который был замечен при применении устаревших индукционных электросчётчиков. При низких показателях тока в первичной цепи его вращающийся механизм может оставаться без движения, а значить не учитывать электроэнергию. Такой эффект получается из-за того, что сам индукционный прибор имеет значительное потребление и возникающий в его цепи ток уходил в его электромагнитный поток. С цифровыми современными приборами учёта такая ситуация невозможна.

Как подключить через ТТ счётчик в однофазной цепи

Очень редко появляется необходимость подключать счетчик через трансформаторы тока в однофазных сетях, так как токи в них не достигают больших величин. Но всё же если такая необходимость есть нужно воспользоваться схемой, приведённой ниже.

На рисунке «а» изображено обычное прямое подключение счётчика, на рисунке «б» через измерительный ТТ. Катушки напряжения в этих схемах подключены идентично, а вот токовые цепи подключаются через трансформатор тока. В таком случае производится гальваническая развязка, за счёт которой и возможно данное подключение.

В любом случае измерение затраченной электроэнергии необходимо, так как только так можно законно покупать этот вид продукции.

Подключение счетчика через трансформаторы тока (фото, видео, схема)

Электросчётчик – устройство, позволяющее осуществлять контроль и учёт потребляемой электрической энергии. Подключение счетчика через трансформаторы тока может осуществляться по нескольким схемам. Актуальным на сегодняшний день считается трёхфазный счётчик Меркурий 230. Монтаж счётчика для учёта использованной электроэнергии проводится путём подключения его через схему электроснабжения. Различают по конфигурации однофазные и трёхфазные счётчики, которые можно подключить прямым и непрямым способом.

Монтаж однофазного прибора

Подключение однофазного электросчётчика производится в область разрыва линии питания. Не должно быть подключения потребителей энергии к линии питания до монтажа счётчика. Установка автоматического выключателя будет основательной в целях защиты подводящей линии. Также он понадобится в процессе замены прибора. Благодаря установке выключателя не потребуется обесточивание всей подводящей линии.

Также целесообразным будет установка автоматического выключателя после монтажа электросчётчика через трансформаторы тока, для защиты отходящей линии при возникновении поломок цепи пользователя электроэнергии.

На каждом однофазном устройстве, зачастую с задней стороны, имеется схема подключения. Прибор с одной фазой подключается при помощи четырёх зажимов, посредством которых присоединение провод с устройством. Фазный и нулевой провода соединяют с зажимами по такой схеме:

  • клемма №1 к фазному проводу (L),
  • клемма №2 к отходящему фазному проводу,
  • клемма №3 к нулевому проводу питающей линии (N),
  • клемма №4 к отходящему нулевому проводу.

Данная схема подключения однофазного счётчика предназначена для установки в частном доме, квартире высотного дома, а также средней площади торгового павильона.

Установка трёхфазного устройства

Контроль и учёт электрической энергии в четырёх-проводных сетях требует применения как измерителя трёхфазного электросчётчика, подключение которого возможно прямым путём и через трансформаторы тока. Устройство для измерения электроэнергии, подключаемое по схеме с использованием трансформаторов тока называется трансформаторным счётчиком.

Применение трансформаторов тока необходимо при полукосвенном включении счётчика к электрической сети и установленной мощности за пределами 60 кВт. Эти дополнительные устройства отличаются использованием электрического провода вместо первичной обмотки. Основываясь на законы индукции, протекание тока по проводнику при вторичной обмотке происходит электрический заряд, величину которого контролирует и учитывает прибор.

Расчёт объёма использованной электрической энергии осуществляется путём умножения показаний измерительного прибора на коэффициент трансформации. В качестве источников информации при подключении устройств контроля и учёта электричества путём выступают трансформаторы тока.

Подключение через трансформаторы тока

Самой актуальной на сегодняшний день считается схема подключения десятипроводная, преимуществом которой является изоляция силовых цепей.

Трансформаторы тока обеспечивают эту самую изоляцию силовых цепей. Для применения в бытовых или промышленных условиях измерительного устройства изоляция или по-другому гальваническая развязка является важным фактором, обеспечивающим безопасность. К минусам такого способа следует отнести достаточно большое количество проводов.

Схема подключения производится в чёткой последовательности:

  1. клемма №1 – вход фазного привода (А).
  2. клемма №2 – вход измерительной обмотки фазного привода (А).
  3. клемма №3 – выход фазного привода (А).
  4. клемма №4 – вход фазного привода (В).
  5. клемма №5 – вход измерительной обмотки фазного привода (В).
  6. клемма №6 – выход фазного привода (В).
  7. клемма №7 – вход фазного привода (С).
  8. клемма №8 – вход измерительной обмотки фазного привода (С).
  9. клемма №9 – выход фазного привода (С).
  10. клемма №10 – вход нулевого привода (N).
  11. клемма №11 – выход нулевого привода (N).

В процессе установки измерительного устройства электроэнергии, трансформаторы подключают к разрыву цепи посредством специальных зажимов, называемых Л1 и Л2.

Подключение трехфазного счетчика

Одной из упрощённых версий подключения трёхфазного счётчика через трансформаторы тока считается сведение их в конфигурацию по внешним характеристикам похожую на звезду. Такой способ облегчает установку счётчика, поскольку задействуется значительно меньше проводов. Это обусловлено сложной конфигурацией внутренней схемы устройства.

Более устаревшей, но всё же в действительности встречаемой является семипроводная схема подключения счётчика с трёмя фазами через трансформаторы тока.

Минусом семипроводного способа считается отсутствие изоляции измерительных цепей, что является крайне небезопасным фактором при использовании и обслуживании прибора.

Устройство нового поколения

Именно таковым считается трёхфазный электросчётчик Меркурий 230, применяемый для фиксирования активной и реактивной электрической энергии в сетях с напряжением 380 В. Меркурий 230 характеризуется двумя телеметрическими выходами, защитой от взлома и классом точности варьирующейся в пределах 0,5-1 S. Напряжение резервного питания у Меркурия 230 составляет порядка 6-9 В. Имеются в наличии интерфейсы для обмена данными. Счётчик Меркурий 230 оснащён электронной пломбой и автоматической диагностикой, определяющей ошибки и неисправности.

Подключение электросчётчика Меркурия 230 возможно как прямым, так и трансформаторным способом. Благодаря таким возможностям устройство применимо практически при любых условиях эксплуатации.

инструкция по измерению тока и напряжения, маркировка, советы

Трансформаторы тока используются, служа согласующими устройствами. Потребитель характеризуется большой мощностью. Включать счетчик напрямую в цепь опасно: способен сгореть. Касается измерительных приборов, снабженных низкоомным входом. Ток растет, процесс надо ограничить. Рассмотрим сегодня, как подключить трехфазный счетчик через трансформаторы тока, зачем нужно. Попробуем объяснить на пальцах.

Измерение тока, напряжения

В промышленных масштабах потребление тока велико. Если в местной сети считают напряжение постоянным, в целом по сектору цеха значение может сильно отличаться. Потому происходит, что редко нагрузка фаз одинакова. Источники питания проектируют, следуя прямо противоположным условиям. Неодинаковая нагрузка фаз пагубно скажется на поставщике, потребители мало задумываются. Одна обмотка трансформатора подстанции способна «иссякнуть». Ток не пропадет совсем, просто понизится напряжение. Но фабрика оплачивает мощность! Если ток потребления равен, допустим, 100 А, вольтаж многое определяет.

Тестер и RC-цепочка

Допустим, действующее значение напряжения составляет 230 вольт. Потребляемая мощность составит: 230 х 100 = 23 кВт. Стоит напряжению упасть на 15%, при том же токе польза для потребителя снизится пропорционально. В промышленных сетях 400 В присутствует три фазы с действующим значением напряжения 230 вольт в каждой, принято измерять сразу оба параметра. Счетчик проводит умножение, находит, сколько нужно заплатить за использование электрической энергии.

Специфика выявляется. Трехфазные счетчики включают внутри себя две составляющие:

  1. Катушка тока занимается оценкой скорости движения электронов. Выступает амперметром. Именно ее важно защитить против высоких токов, возникни таковые. Иначе трехфазный счетчик удалось бы включить без трансформаторов.
  2. Катушка напряжения включается параллельно трансформатору, оценивает вольтаж.

Возникает вопрос: если подключить трехфазный счетчик через трансформаторы тока, показания изменятся в сравнении со случаем, когда измеритель врубается напрямую? В точку! Поэтому пришла пора сказать: трехфазные счетчики могут оказаться пригодными работать с измерительными трансформаторами. Узнать несложно, рассмотрев маркировку, расшифровка согласно ГОСТ 25372-95. Появляется первая полезная информация. Посмотрите рисунок, показано вид трансформатор тока электрической схемы:

Обозначение трансформатора тока

  • Первое отличие заметно сразу. Трансформатор тока больше напоминаем дроссель, обыкновенную индуктивность, перечеркнутую прямой линией по длине.
  • Витками схематично показана вторичная обмотка с малым током. Коэффициент трансформации выбирается согласно маркировке, указанной корпусом трехфазного счетчика. Нельзя включить одной цепью приборы совершенно разного класса.
  • Нагрузка, создаваемая электродвигателями, сварочными аппаратами, подключается к жирной прямой черте.

Полагаем, многое понятно, поясним изрядно. Катушка тока трехфазного счетчика подключается в цепь вторичной обмотки трансформатора, причем принято один конец выводить на нейтраль. Допустимо сделать снаружи (собственными руками) и внутри корпуса. Как делать, указывается схемой подключения трехфазного счетчика через трансформаторы тока, приведенной чаще шильдиком. Осмотрите хорошенько прибор, отыскивая подобное изображение.

Вторым моментом назовем подключение катушки напряжения. Врубается параллельно подаваемой первичной обмотке трансформатора тока фазе. Второй конец, как с первой катушкой, образует нейтраль (нулевой провод). Сложно для понимания, смотрите иллюстрацию (рисунок): обрисовали подробно указанный момент: куда что стыковать, возникни необходимость подключать трансформаторы тока. Для простоты сделали провода разного цвета, смотрите:

  1. Зеленым показана схема подключения катушки тока. Образует с вторичной обмоткой трансформатора замкнутую цепь. Одна сторона заземлена. Помогает имеющимся индуктивностям образовать делитель, через который ток будет достигать земли. Проще произвести измерение нужных параметров.

    Тестер

  2. Синим показана катушка напряжения. Предполагается, схема содержит нейтраль. Но необязательно. Существуют трехфазные счетчики сетей 380 вольт без нейтрали. Часто применяются электродвигателями с схемой включения обмоток типом звезды. Параллельное включение считают типичным методом измерения напряжения. Предполагается, сопротивление катушки должно быть велико, чтобы избежать потери энергии. Иной расклад опасен трехфазному счетчику. Большой величины ток нагревал бы катушку, прибор мог бы сгореть.

Подытожим: чтобы провести подключение электросчетчика через трансформаторы тока, нужно учитывать маркировку прибора. Там приводятся нужные коэффициенты. Согласно цифрам выбираются трансформаторы тока. Трехфазные счетчики часто комбинированные. Допускают подключение без трансформаторов тока. Корпус дает рабочие значения, в скобках – предельные. Например, 5 (10) А. Номинальный ток (одной фазы) составит 5 А, предельный – 10.

Теперь особенности схемотехники. В трехфазных сетях, лишенных нейтрали, ток утекает с потребителя через свободную фазу, где нуль, либо нужная полярность. Поэтому, потрудитесь учитывать направление магнитного поля катушки, правильно оценивая расход энергии. Нет гарантии, что трехфазный счетчик для цепей с нейтралью будет работать правильно. Рекомендуется измеритель выбирать строго согласно существующим условиям.

Маркировка трехфазных счетчиков

Приводим информацию не потому, что читатели поленятся открыть ГОСТ 25372-95. Для выпускника специализированного ВУЗа приведенные обозначения могут показаться настоящей филькиной грамотой. Чего говорить про большинство людей. Кратко разберем способы формирования маркировки счетчиков энергии:

Трехфазный счетчик

Во-первых, трехфазный счетчик, подключаемый через трансформатор тока, характеризуется особым знаком (но только не для приборов с первичным счетным механизмом). Рассматриваем подробно, именно данный класс устройств подпадает теме сегодняшнего обзора. Корпус трехфазного счетчика снабжен маркировкой двух взаимно пересекающихся кругов со схематичным отводами от каждого вверх, вниз. Из ГОСТ видим четыре вида: с вторичным счетным механизмом, смешанным счетным механизмом (переменными могут быть либо ток, либо напряжение), первичным счетным механизмом.

Расшифровка понятий дана, например, ГОСТ 6570-96. Документ утратил силу на территории РФ, оставив ценность емкого справочника, интересуемся только терминологией, остающейся незыблемой. Когда обсуждают первичный счетчик электрической энергии, подразумевается прибор, учитывающий коэффициенты трансформаторов тока. Показания снимают непосредственно, отдавать поставщику для оплаты. Если механизм измерения трехфазных счетчиков, подключаемых через трансформаторы тока, вторичный, придется взять калькулятор, заняться умножением на коэффициент. Размер цифры указан.

Природа родила трехфазные счетчики смешанного механизма регистрации показаний. Считается, что учитывается коэффициент трансформации одного параметра. Напряжение, либо ток. Показания прибора нужно корректировать вручную перед оплатой счетов. Теперь обсудим маркировку.

Главный щиток содержит коэффициент трансформации: наклонная или обычная дробь, учтенный производителем (настройщиком). Суммируя сказанное выше, для счетчика с вторичным механизмом регистрации здесь приводить, собственно, нечего. Возле значка двух кругов стоят одни номиналы напряжения, тока. Механизм измерения смешанный, присутствует переменный первичный ток – в числителе, знаменателе будет стоять напряжение. В противном случае все будет наоборот, но в быту встречается редко. У счетчика, снабженного первичным счетным механизмом, коэффициенты даны для тока, напряжения. Было сказано выше, в этом случае получаются готовые показания, сдаваемые для оплаты.

Следовательно, трехфазные счетчики электрического тока с вторичным механизмом измерения предпочтительны с точки зрения простоты использования. Как распознать на прилавке магазина (не заглядывая в паспорт), должно быть понятно. Сейчас обсудили основной щиток. Значок, сформированный кругами, украшает циферблат. На добавочном щитке показываются неучтенные коэффициенты трансформации, рядом приводятся коэффициенты для умножения показаний, получения нужных цифр. Поскольку у трехфазных счетчиков электрической энергии с первичным счетным механизмом все учтено, приборы в этом плане чисты. Добавочный щиток способен отсутствовать, не содержит информации.

Осторожно при покупке!

Обратите внимание, трехфазные счетчики электрической энергии бывают разными по… параметру регистрации. Пользуемся оценивающими полную энергию. А бывает другая? Да! Когда идет подключение 3х-фазного счетчика через трансформаторы тока особенно хорошо видно. Наличие индуктивных, емкостных сопротивлений вызывает сдвиг фаз. Покажется невероятным, ток начинает течь от поставщика обратно. Получается, полная энергия учитывает прохождение реактивного тока, полезной работы в нагрузке не совершающего.

Потребитель может быть… генератором. Невольно вспоминаешь анекдот про закачивающих воду в водопровод. Реактивная мощность полностью паразитная. Протекание лишних токов вызывает потери. Снижается активная мощность. В идеале реактивная мощность уменьшается специальными мерами. В магазине найдем приборы измерения активной, реактивной, общей мощности. В большинстве случаев пользуемся последним типом приборов. Смотрите, что именно надо сделать. Или не удивляйтесь потом, что подключение трехфазного счетчика Меркурий через трансформаторы тока дает неверный результат (завышенный).

На этом прощаемся. Надеемся, рисунки полезны, схема подключения трехфазного счетчика через трансформаторы тока ясна теперь читателям. Добавим, каждой электрической цепи сопоставляется понятие коэффициента, характеризующего величину реактивной мощности. Понятие туманное, далеко не каждому объяснению рекомендуется верить (убедились, проинспектировав тематические сайты).

Как подключить счетчик через трансформаторы?

Как подключить счетчик через трансформаторы?

Арендодатель требует на вводе в наше помещение установить шкаф учета электроэнергии. Ввод 160А. Подскажите, как правильно подключить электросчетчик через трансформаторы тока.

Спасибо.

Ответ

Здравствуйте, Роман.

В настоящий момент Производители выпускают счетчики электроэнергии с максимальными токами до 100А, при подключении большей мощности необходимо использовать измерительные трансформаторы тока с соответствующими коэффициентами трансформации и подключать электросчетчик через них.

При снятии показаний потребленной электроэнергии не следует забывать, что полученные значения следует умножать на коэффициент трансформации установленных трансформаторов тока.

Номиналы измерительных трансформаторов тока

Типовые номиналы измерительных трансформаторов тока в электроустановках до 1000В:

  • 50/5 А, коэффициент трансформации = 10;
  • 75/5А, коэффициент трансформации = 15;
  • 100/5А, коэффициент трансформации = 20;
  • 150/5 А, коэффициент трансформации = 30;
  • 200/5 А, коэффициент трансформации = 40;
  • 250/50 А, коэффициент трансформации = 50;
  • 300/5 А, коэффициент трансформации = 60;
  • 350/5 А, коэффициент трансформации = 70;
  • 400/5 А, коэффициент трансформации = 80.

Существуют и другие номиналы измерительных трансформаторов — вплоть до 3000/5 А, применяемые в больших ГРЩ крупных производственных или офисных зданий, коэффициент трансформации у них, соответственно, 600.

Схема подключения счетчика через трансформаторы

Ниже представлена типовая схема подключения прибора учета электрической энергии через измерительные трансформаторы тока.

Следует отметить, что п.1.5.23. ПУЭ указывает, что цепи учета (цепи от трансформаторов до счетчика) следует выводить на самостоятельные сборки зажимов или секции в общем ряду зажимов. При отсутствии сборок с зажимами необходимо устанавливать испытательные блоки (испытательные коробки). При этом токовые цепи должны выполняться сечением не менее 2,5 мм2 по меди и не менее 4 мм2 по алюминию (п.3.4.4 ПУЭ), а сечение и длина проводов и кабелей в цепях напряжения счетчиков должны выбираться такими, чтобы потери напряжения в этих цепях составляли не более 0,25% номинального напряжения (п. 1.5.19. ПУЭ). (Как правило цепи напряжения выполняются тем же сечением, что и токовые цепи).

Перейти к услугам по замене трансформаторов тока и приборов учета электроэнергии >>>.

Для получения подробной информации по поверке или замене трансформаторов тока типа Т-0,66, ТТИ-А и другим услугам нашей компании обратитесь к нам в офис по телефону


Обратите внимание на наши специальные предложения:

Подключение счетчика через трансформаторы тока и напряжения. Схемы подключения трехфазного электросчётчика, варианты, методы.

Учет электроэнергии с потребляемым током более 100А выполняется счетчиками трансформаторного включения, которые подключаются к измеряемой нагрузке через измерительные трансформаторы. Рассмотрим основные характеристики трансформаторов тока.

1. Номинальное напряжение трансформатора тока

В нашем случае измерительный трансформатор должен быть на 0,66кВ.

2. Класс точности

Класс точности измерительных трансформаторов тока определяется назначением электросчетчика. Для коммерческого учета класс точности должен быть 0,5S, для технического учета допускается — 1,0.

3. Номинальный ток вторичной обмотки

Обычно 5А.

4. Номинальный ток первичной обмотки

Вот этот параметр для проектировщиков наиболее важен. Сейчас рассмотрим требования по выбору номинального тока первичной обмотки измерительного трансформатора. Номинальный ток первичной обмотки определяет коэффициент трансформации.

Коэффициент трансформации измерительного трансформатора — отношение номинального тока первичной обмотки к номинальному току вторичной обмотки.

Коэффициент трансформации следует выбирать по расчетной нагрузке с учетом работы в аварийном режиме. Согласно ПУЭ допускается применение трансформаторов тока с завышенным коэффициентом трансформации:

1.5.17. Допускается применение трансформаторов тока с завышенным коэффициентом трансформации (по условиям электродинамической и термической стойкости или защиты шин), если при максимальной нагрузке присоединения ток во вторичной обмотке трансформатора тока будет составлять не менее 40 % номинального тока счетчика, а при минимальной рабочей нагрузке — не менее 5 %.

В литературе можно встретить еще требования по выбору трансформаторов тока. Так завышенным по коэффициенту трансформации нужно считать тот трансформатор тока, у которого при 25%-ной расчетной присоединяемой нагрузке (в нормальном режиме) ток во вторичной обмотке будет менее 10% номинального тока счетчика.

А сейчас вспомним математику и рассмотрим на примере данные требования.

Пусть электроустановка потребляет ток 140А (минимальная нагрузка 14А). Выберем измерительный трансформатор тока для счетчика.

Выполним проверку измерительного трансформатора Т-066 200/5. Коэффициент трансформации у него 40.

140/40=3,5А — ток вторичной обмотки при номинальном токе.

5*40/100=2А — минимальный ток вторичной обмотки при номинальной нагрузке.

Как видим 3,5А>2А — требование выполнено.

14/40=0,35А — ток вторичной обмотки при минимальном токе.

5*5/100=0,25А — минимальный ток вторичной обмотки при минимальной нагрузке.

Как видим 0,35А>0,25А — требование выполнено.

140*25/100 — 35А ток при 25%-ной нагрузке.

35/40=0,875 — ток во вторичной нагрузке при 25%-ной нагрузке.

5*10/100=0,5А — минимальный ток вторичной обмотки при 25%-ной нагрузке.

Как видим 0,875А>0,5А — требование выполнено.

Вывод: измерительный трансформатор Т-066 200/5 для нагрузки 140А выбран правильно.

По трансформаторам тока есть еще ГОСТ 7746—2001 (Трансформаторы тока. Общие технические условия), где можно найти классификацию, основные параметры и технические требования.

При выборе трансформаторов тока можно руководствоваться данными таблицы:

Счетчики изготавливаются на номинальные токи до 100 А, изготовить приборы на большие номинальные токи затруднительно, так как сечение провода последовательной обмотки получается чрезмерно большим.

Кроме того, появляются затруднения при выборе числа витков обмотки, которая в этом случае имеет один или два витка. При больших номинальных токах ампер-витки обмотки могут отличаться от тех, которые выбраны за номинальные при малых токах через обмотку. Это может привести к изменению характеристики счетчика, иногда нежелательному.

Например, для счетчика типа СО-2, у которого номинальное количество ампер-витков последовательной обмотки равно 70, при номинальном токе 50 А количество витков может быть выбрано равным 1 или 2. В первом случае номинальное количество ампер-витков будет равным 50, во втором – 100, то есть в обоих случаях мы получим изменение основных характеристик прибора: вращающего момента, нагрузочной кривой.

Поэтому при больших номинальных токах, последовательные обмотки счетчиков обычно включают через измерительные трансформаторы тока (ТТ) , как это показано на рисунке 1. Такое подключение наиболее часто встречается в сетях до 1 кВ.

Параллельные цепи включаются на фазное напряжение сети, а последовательные цепи включаются через ТТ . Последовательная обмотка счетчика при этом рассчитывается на номинальный ток 5А и питается от вторичной обмотки ТТ .

Иногда применяют измерительные трансформаторы с номинальным вторичным током 1А, при этом сопротивление нагрузки трансформатора может быть выбрано большим, что позволяет располагать счетчик на значительном расстоянии от трансформатора.

Параллельные обмотки счетчиков обычно изготавливают на напряжение до 500 В. При более высоких напряжениях для обмотки параллельной цепи приходится применять провод слишком малого сечения.

Поэтому при больших напряжениях сети, обмотки параллельных цепей счетчиков изготавливаются на номинальное напряжение до 100 В и включаются через измерительные трансформаторы напряжения (ТН) , как это показано на рисунке 2, где изображена схема подключения двухэлементного трехфазного прибора учета. Такие схемы учета применяются в сетях 6-35 кВ.


Обмотка средней фазы ТН заземляется, а учет ведется по двум фазам. Катушки напряжения при этом включаются на линейное напряжение 100 В. При соединении приемников по схеме «звезда» или «треугольник» для учета энергии достаточно иметь два однофазных счетчика или один двухэлементный трехфазный, что легко может быть доказано по первому закону Кирхгофа.

В первичной цепи ТН устанавливаются трубчатые предохранители высокого напряжения, защищающие сеть от коротких замыканий в измерительных трансформаторах и их цепях. Во вторичной цепи ТТ предохранители не ставятся, так как нормальный режим работы этих трансформаторов, это режим короткого замыкания. Размыкание их вторичной цепи приводит к разрушению и возникновению опасного потенциала на выводах вторичной обмотки.

На рисунке 3 приведена схема учета, наиболее часто встречающаяся в сетях 110 кВ и выше. Последовательная и параллельная цепи прибора учета включаются через измерительные ТТ .


Для питания цепей напряжения счетчика всегда применяется вторичная обмотка ТН соединенная по схеме «звезда». В этом случае катушки параллельной цепи подключаются на фазное напряжение 100/√3, и полностью отражают изменения напряжения по фазам в первичной сети. ТН в сетях 110 кВ и выше предохранителями со стороны высокого напряжения не защищаются.

На рисунках 2 и 3 подключение прибора учета к вторичным цепям ТН показано несколько упрощенно. На самом же деле, вторичные цепи ТН через клеммные зажимы в ящиках ТН , подаются на шинки напряжения, располагаемые на панелях щита постоянного тока. С шинок напряжения сигнал распределяется на цепи учета, релейной защиты и сигнализации.

Предохранители во вторичных цепях располагают непосредственно у ТН в их ящиках, там же для вывода ТН в ремонт, располагаются рубильники цепей напряжения. Заземление средней фазы вторичной обмотки ТН производится на клеммных рядах в панелях щитов постоянного тока (ЩПТ) .

Применение измерительных трансформаторов дает ряд преимуществ, при учете энергии, в частности позволяет наиболее экономично производить измерения в высоковольтных сетях, повышает устойчивость и надежность схем измерения и обеспечивает безопасность обслуживающего персонала при работе на стороне низкого напряжения.

Каждый из измерительных трансформаторов, через которые включены элементы счетчика, имеет собственные погрешности, как амплитудную, так и фазовую. Погрешности, вносимые измерительными трансформаторами, обычно невелики и ими можно пренебречь.

Более значительные погрешности могут возникнуть при неправильном включении прибора учета с измерительными трансформаторами. Например, если поменять местами выводы вторичных цепей ТТ , промаркированные И1 и И2, в двухэлементном или трехэлементном счетчике, это приведет к значительному недоучету электроэнергии.

По окончании монтажа прибора учета, перед его опломбировкой снимаются векторные характеристики счетчика, с целью определения правильности подключения измерительных трансформаторов.

Грамотно подобранный электросчётчик поможет домовладельцу экономить на оплате коммунальных услуг. Чтобы не ошибиться с выбором, первым делом нужно выяснить, какое устройство подходит в зависимости от подведённой к дому электросети – трёхфазное или однофазное, а также в чём отличие таких приборов, как выполняется их монтаж и какие у них достоинства и недостатки?

Если рассматривать однофазный прибор учёта электричества, то он используется в сетях, напряжение которых соответствует 220В. В свою очередь, трёхфазный аналог подключается в электросети с напряжением 380В . При этом первый тип счётчиков знаком каждому владельцу собственного жилья, так как используется в квартирах, офисных учреждениях, гаражных боксах и других подобных строениях.

Трёхфазные контролирующие устройства не так давно использовались только на предприятиях, но всё чаще их можно повстречать и в частных домостроениях. Этому поспособствовало появление множества бытовых приборов требующих дополнительных мощностей. С этой целью дома и квартиры стали подключать к трёхфазной электрической сети контроль энергии, подающейся по которой, должен производиться специальными аппаратами учёта потребляемой электроэнергии.

Трёхфазный прибор учёта электроэнергии отличается от однофазного аналога возможностью функционировать в достаточно мощных сетях . Если стандартные электросчётчики на 220В устанавливаются в электрическую цепь, мощность которой не более 10 кВт, то, приборы трёхфазного типа работают при мощностных нагрузках от 15 кВт и намного больше. Такие многофункциональные аппараты одинаково хорошо работают как в стандартной бытовой сети, так и контролируют потребление энергии трёхфазными электродвигателями. При этом стандартные контролирующие приборы данного типа состоят из следующих конструктивных частей:

  • токопроводящей обмотки;
  • обмотки напряжения;
  • червячного механизма, приводящего в движение циферблат;
  • алюминиевого диска и магнита.

Стандартные индукционные приборы учёта энергии, используемые в сети 380В, такие как «Меркурий», оборудованы пластиковыми корпусами , которые защищают все механизмы от попадания влаги или различного рода загрязнений. Внутри корпуса размещены 2 сердечника вокруг одного из которых наматывается токовая обмотка, подключаемая параллельным способ в сеть. В свою очередь, вокруг другого элемента намотана обмотка напряжения, витки которой имеют увеличенный диаметр по сравнению с токовым налогом. Посредине между катушками в образованном пространстве, расположен диск из алюминия, вращение которого происходит посредством полей создаваемых обмотками.

Для обеспечения демонстрации показаний в счётчике расположен механизм червячного типа , через который подключается механическая стрелка либо электронное табло для вывода данных. В свою очередь, магнит предназначен для регулировки функционирования контролирующего прибора. Все обмоточные выводы подключаются к клеммным контактам учётного устройства и выводятся к фазе. Чтобы предотвратить вмешательство в работу электросчётчика со стороны потребителя, выходы пломбируются представителями компании-поставщика электроэнергии.

Важным правилом покупки любого типа устройства контроля потребления электрической энергии является обязательная проверка наличия на приборе всех необходимых пломб, установленных на заводе производителе. Если таких защитных элементов не обнаружено, то счётчик непригоден для использования по прямому назначению и его установка не имеет никакого практического значения.

Разновидности схем подключения

В первую очередь, выбор подходящей схемы подключения электросчётчика на 380В зависит от типа контролирующего прибора. Хочется отметить, что трёхфазные счётчики способны работать в стандартных электрических сетях 220В. При этом все бытовые приборы учёта потребления электроэнергии различаются по следующим схемам подсоединения:

  • приборы учёта с непосредственным включением;
  • электросчётчики с полукосвенным типом подключения;
  • контролирующие приборы с косвенным типом включения.

Устройство прямоточного типа учёта потребления энергоресурсов рассчитано на пропускание токов не выше 100 А . Из-за этого происходит ограничение использования такого аппарата по мощности, которая составляет не более 60 кВт. Клеммные контакты таких электросчётчиков и отверстия под проводку рассчитаны на подключение проводов небольшого сечения. В большинстве случаев это проводка, сечение которой варьируется в пределах от 16 до 25 мм квадратных. Приборы прямого включения имеют стандартную схему подключения, указанную на задней части крышки электрического счётчика, которая не вызывает особых затруднений.

Трёхфазные счётчики с полукосвенным подключением

Электросчётчики «Меркурий» с полукосвенным принципом подключения включаются в сеть переменного тока 380В через трансформатор. Благодаря этому появляется возможность осуществления учёта электричества с высокой мощностью сети. При этом в процессе подсчёта использованных ресурсов в обязательном порядке учитывают коэффициент трансформации. На сегодняшний день существует достаточно много схем с полукосвенным включением, наиболее востребованными из которых считаются следующие варианты:

  • схема включения трансформатора по принципу «звезды»;
  • подключение по десяти проводной схеме;
  • схема включения с использованием испытательных клеммных коробок;
  • посредством совмещения цепей тока и напряжения.

Рассматривая недостатки схемы с полукосвенным подключением, хочется отметить сложность проведения плановых проверок контролирующими органами энергосбыта.

Прямое включение трёхфазного прибора

Наиболее простым способом подключения, который напоминает стандартную схему установки счётчика однофазного типа является прямое включение прибора контроля потребления электроэнергии. Основной отличительной чертой таких устройств является наличие большего количества клеммных контактов, чем в однофазных аналогах. В свою очередь, сам монтажный процесс трёхфазного прибора «Меркурий» заключается в определённой последовательности действий .

Если запланирована установка нескольких потребителей однофазного типа, то они должны равномерно распределяться, для чего подключаются через автоматы с разных фазных проводников, взятых сразу после электросчётчика.

Косвенный способ подключения счётчиков

Если параметры потребляемых нагрузок всех приборов превышают номинальные показатели тока проходящего через электрический счётчик, то дополнительно выполняется установка разделительного токового трансформатора. Установка такого прибора осуществляется в разрыв силового токонесущего провода.

На токовом трансформаторе присутствуют две основных обмотки . Первичный контур выполняется из мощной токопроводящей шины, которая продевается сквозь центр устройства и подсоединяется в разрыв проводников питания потребителей электрической энергии. В свою очередь, на вторичной обмотке намотано намного больше витков проводов, но меньшего сечения. Подключение данной обмотки выполняется непосредственно к прибору учёта потребляемого электричества.

Такой способ намного сложнее от прямого варианта и требует от человека определённых навыков. Поэтому если у человека нет уверенности в собственных талантах электрика при подключении трёхфазного электросчётчика через трансформатор, то целесообразно задуматься о вызове специалиста. В остальных ситуациях данная проблема вполне решаемая .

  1. Выполняется подключение трёх трансформаторов для каждого отдельно взятого провода. Их крепление осуществляется на задней части вводного шкафчика. Подключение первичных обмоток выполняется сразу за вводным рубильником в разрыве фазных силовых проводников. Монтаж трёхфазного счётчика также выполняется в шкафчике.
  2. К фазной жиле до трансформатора выполняется подключение проводника диаметром 1.5 мм², свободный конец заводится на второй клеммный контакт электросчётчика.
  3. По аналогии выполняется подключение 2 оставшихся трансформаторов к соответствующим фазным жилам на электросчётчике «Меркурий» на клеммных контактах 5 и 8.
  4. От вторичной обмотки трансформаторного устройства проводниками, сечением 1.5 мм² выполняется подключение к клеммным контактам 1 и 3 на счётчике. Очень важно соблюсти правильную фазировку включения обмоток. В противном случае показания прибора контроля потребления электричества будут неправильными.
  5. По аналогии выполняется подсоединение оставшихся обмоток трансформаторов к соответствующим контактам на счётчике.
  6. Оставшийся 10-й клеммный контакт предназначен для подключения нейтральной шины зануления.

Однако, рассматривая счётчики с косвенным включением, хочется отметить, что они чаще используются для учёта потребления электрического тока в мощных высоковольтных сетях , а не в бытовых целях.

Правильный выбор трёхфазного счётчика

При выборе электросчётчика трёхфазного типа важно основываться на надёжности точности и долговечности прибора – основных критериях качественного аппарата учёта потребления электричества. В данном плане отлично зарекомендовали себя счётчики «Меркурий», которые выпускаются как с включением через трансформатор, так и напрямую.

Производителем представлена линейка как бюджетных аппаратов с системой электромеханического контроля электричества, так и функциональные счётчики с внутренним тарификатором способным вести учёт разных тарифов одновременно. Современные счётчики «Меркурий» оснащаются самодиагностикой и возможностью подключения к персональному компьютеру. Все приборы имеют электронные пломбы и обладают длительным сроком службы до 16 лет. Также современные аппараты контроля «Меркурий» имеют следующие возможности:

  • измерение активного типа энергии;
  • учёт реактивного типа энергии;
  • возможность контроля до 4 разных тарифов;
  • наличие функции, ведения журнала событий;
  • контроль качества электрической энергии;
  • дополнительные интерфейсы.

Важность экономии электроэнергии понятна абсолютно всем, и счётчики трёхфазного типа вполне справляются с поставленными перед ними задачами. В новых приборах имеется функция задания программ , определённых режимов работы. Если в дневное время суток тарификация идёт по одной цене, а в ночное по другой стоимости, то современный прибор контроля электроэнергии ведёт учёт в автоматическом режиме.

Естественно, просто выбрать качественный трёхфазный счётчик, далеко не достаточно. Каждый добросовестный хозяин должен разбираться в различных схемах подключения таких приборов. Ведь каждый человек знает, что неправильно подключённый электросчётчик в трёхфазную сеть переменного тока будет показывать неправильные данные и ни о какой экономии речь идти не может.

В этой статье решил подробно рассмотреть схемы подключения однофазных и трехфазных счетчиков.

Для начала надо сразу сказать, что электросчетчики могут быть нескольких типов подключения — прямого (непосредственного) включения, через трансформаторы тока, через трансформаторы тока и измерительные трансформаторы напряжения. В быту подавляющее большинство счетчиков, будь то однофазных или трехфазных, имеют схему прямого включения. Это обусловлено тем, что величина тока нагрузки не превышает 100 А. В случае, если величина протекающего тока более 100 А используется схема полукосвенного включения с трансформаторами тока. Схема косвенного включения с трансформаторами тока и измерительными трансформаторами напряжения применяется в сетях 6 (10) кВ и выше, поэтому в данной статье не рассматривается.

Подключение однофазного электросчетчика

Самая распространенная и простая схема прямого подключения однофазного счетчика. Практически все однофазные счетчики подключаются именно по этой схеме, очень редко может использоваться схема полукосвенного включения.

На первую клемму счетчика приходит фазный провод. Со второй клеммы фаза уходит на нагрузку. На третью клемму подключен нулевой ввод, с четвертой нулевой провод идет на нагрузку.

Схема подключения счетчика всегда указывается на обратной стороне крышки, закрывающей клеммную колодку.

Подключение трехфазного электросчетчика

Схема подключения трехфазного счетчика прямого включения не сильно отличается от схемы однофазного.


На клемму 1 приходит фаза А (желтый). Со 2 клеммы фаза А (желтый) уходит на нагрузку. На 3 клемму приходит фаза B (зеленый). С 4 клеммы фаза B (зеленый) уходит в нагрузку. На 5 клемму приходит фаза С (красный). С 6 клеммы фаза С (красный) уходит. 7 и 8 клеммы — нулевой провод.

При подключении важно соблюдать правильное чередование фаз и цветовую маркировку.

Как я уже сказал выше, полукосвенное подключение через трансформаторы тока применяется в случае, если величина тока нагрузки превышает 100 А. В данной схеме трансформаторы тока предназначены для преобразования первичного тока нагрузки до значений, безопасных для его измерений. Такие схемы сложнее, чем прямого включение и требуют определенных знаний и навыков.

При подключении счетчика через трансформаторы тока необходимо соблюдать полярность начала и конца обмоток трансформатор, как первичной (Л1, Л2), так и вторичной (И1, И2). Общую точку вторичных обмоток трансформаторов необходимо заземлять.

Схема с подключением трансформаторов тока в «звезду»


Фазы А, B, C приходят на клеммы Л1 первичной обмотки трансформаторов тока ТТ1, ТТ2 и ТТ3. От Л1 ТТ1 подключается клемма 2 счетчика, от Л1 ТТ2 — клемма 5 счетчика и от Л1 ТТ3 — клемма 8 счетчика. Клеммы Л2 всех ТТ подключаются к нагрузке.

Клемма 1 счетчика подключается к началу вторичной обмотки И1 ТТ1, клемма 4 — к контакту И1 ТТ2 и клемма 7 — к контакту И1 ТТ3. Клеммы 3, 6, 9 и 10 соединены между собой перемычкой и подключены к нейтральному проводу. Все концы вторичной обмотки И2 также соединены между собой и подключаются на 11 клемму.

В цепях с изолированной нейтралью применяется схема с двумя трансформаторами тока (неполная «звезда»).

Десятипроводная схема подключения

Такая схема визуально более наглядная, чем схема соединения «звездой».


В данной схеме фазы А, B, C приходят на клеммы Л1 первичной обмотки трансформаторов тока ТТ1, ТТ2 и ТТ3. Клеммы Л2 всех ТТ подключены к нагрузке. От Л1 ТТ1 подключается клемма 2 счетчика, от Л1 ТТ2 — клемма 5 счетчика и от Л1 ТТ3 — клемма 8 счетчика.

На 1 клемму счетчика заходит начало вторичной обмотки И1 ТТ1, а конец обмотки И2 на 3 клемму счетчика. На 4 клемму приходит начало вторичной обмотки трансформатора И1 ТТ2, конец И2 — на 6 клемму счетчика. На 7 клемму — начало И1 трансформатора ТТ3, на 9 — конец И2 ТТ3. Нулевой проводник отдельным проводом заходит на 10 клемму счетчика, а с 11 клемму уходит на нагрузку.

Схема подключения трехфазного счетчика через испытательную клеммную коробку

В соответствии с действующими Правилами устройства электроустановок — ПУЭ (раздел 1, п.1.5.23) цепи учета электрической энергии необходимо выводить на специальные зажимы или испытательные коробки.

Коробка испытательная переходная применяется для подключения трехфазных индукционных и электронных счетчиков, обеспечивая закорачивание вторичных цепей измерительных трансформаторов тока, отключение токовых цепей и цепей напряжения в каждой фазе счетчиков при их замене, а также включение образцового счетчика для поверки без отключения нагрузки потребления.

Схема подключения через испытательную клеммную коробку


Выбор трансформаторов тока

Номинальный ток вторичных обмоток трансформатора обычно выбирается 5А. Номинальный ток первичной обмотки выбирается по расчетной нагрузке с учетом работы в аварийном режиме.

Согласно ПУЭ 1.5.17 допускается применение трансформаторов тока с завышенным коэффициентом трансформации:

Допускается применение трансформаторов тока с завышенным коэффициентом трансформации (по условиям электродинамической и термической стойкости или защиты шин), если при максимальной нагрузке присоединения ток во вторичной обмотке трансформатора тока будет составлять не менее 40 % номинального тока счетчика, а при минимальной рабочей нагрузке — не менее 5 %.

Например электроустановка в нормальном режиме потребляет 140А, минимальная нагрузка 14А. Выбираем измерительный трансформатор 200/5. Коэффициент трансформации у него 40.

140/40=3,5А – ток вторичной обмотки при номинальном токе.

5*40/100=2А – минимальный ток вторичной обмотки при номинальной нагрузке.

Из расчета видно, что 3,5А >2А – требование выполнено.

14/40=0,35А – ток вторичной обмотки при минимальном токе.

5*5/100=0,25А – минимальный ток вторичной обмотки при минимальной нагрузке.

Как видим 0,35А>0,25А – требование выполнено.

140*25/100=35А ток при 25%-ной нагрузке.

35/40=0,875 – ток во вторичной нагрузке при 25%-ной нагрузке.

5*10/100=0,5А – минимальный ток вторичной обмотки при 25%-ной нагрузке.

Как видим 0,875А>0,5А – требование выполнено.

Из этого делаем вывод, что трансформатор тока с коэффициентом трансформации 200/5 для нагрузки 140А выбран правильно.

При снятии показаний со счетчика с токовыми трансформаторами 200/5 необходимо умножить показания счетчика на 40 (коэффициент трансформации) и получаем реальный расход электроэнергии.

Выбор класса точности ТТ определяется согласно ПУЭ п 1.5.16 — для систем технического учета допускается применение ТТ с классом точности не более 1,0, для расчетного (коммерческого) учета — не более 0,5.

Электрик от плоскогубцев недалеко падает!

Представьте себе, что у вас оказался трансформатор. Вы о нем совершенно ничего не знаете. Именно поэтому мы поместили эту статью, в которой расскажем, как подключить трансформатор. Подключение трансформатора – это достаточно сложный процесс, который выполнять должны только профессионалы. Здесь вы узнаете, какие операции необходимо проделать перед подключением трансформатора.

Для начала вам необходимо знать, что собою представляет это устройство. Трансформатор – это достаточно сложное устройство, которое необходимо для того, чтобы преобразовывать напряжение. Обычно он имеет две или более обмоток. По назначению эти устройства могут быть как понижающими, так и повышающими.
Существуют также и автотрансформаторы. Основной их особенностью считается то, что первичная и вторичная обмотка должна подключаться вместе. Их особенность заключается в том, что они преобразовывают величину тока. Обычно их используют для подключения контрольно-измерительных приборов.

Определяем трансформатор

Например, если у вас имеется трансформатор, но вы не знаете какой именно тогда вам следует знать, на что нужно обратить внимание? Для того чтобы определить что это за устройство необходимо посмотреть на количество выводов обмоток. Трехфазные устройства могут иметь 4 вывода, а однофазные трансформаторы два вывода. Если устройство вы желаете использовать в квартире, тогда вам подойдет однофазный трансформатор. Подключение трехфазного трансформатора осуществляется только на предприятиях.


После этого вам необходимо определить тип трансформатора. Основной особенностью этого трансформатора считается мощный проводник вокруг, которого располагается обмотка. К особенности автотрансформаторов относятся небольшие габариты и наличие регулятора. В быту эти трансформаторы встретить можно достаточно редко.

Определяем обмотку

Для того чтобы определить обмотку вам необходимо использовать мультиметр. Если трансформатор будет понижающим, тогда сопротивление в первичной обмотке будет больше чем у вторичной. Обычно размер первичной обмотки немного больше чем во вторичной. Если трансформатор содержит в себе несколько обмоток, тогда необходимо измерить сопротивление каждой из них.


Сейчас мы вам расскажем, как подключить понижающий трансформатор. Для начала вам необходимо определить, какой параметр тока необходим потребителю. Для бытовых приборов необходим постоянный ток. В электрической сети обычно течет переменный ток и поэтому вам потребуется выпрямитель. В зависимости от вашего прибора вторичную обмотку необходимо подключить через выпрямитель. Перед тем как подключать трансформатор вам необходимо узнать

Использование трансформаторов напряжения — Continental Control Systems, LLC

Обзор

Счетчики

WattNode ® доступны в семи диапазонах напряжения до 600 В переменного тока между фазой и нейтралью, а также в моделях с широким диапазоном, которые работают от 100 до 600 В переменного тока. Для рабочего напряжения выше 600 В переменного тока используются трансформаторы напряжения или напряжения (ТН или ТН) для понижения напряжения до более низкого диапазона, который будет работать с измерителем WattNode. Трансформаторы используются в сетях среднего напряжения выше 600 В перем. Тока, но иногда также и для трехфазных трехпроводных схем, соединенных треугольником, 575–600 В перем.

WattNode ® для счетчиков BACnet ® , LonWorks и Modbus поддерживает соотношение PT и может масштабировать измерения внутри. Для более старых моделей и импульсных моделей потребуется внешнее масштабирование данных системой сбора данных.

Если вы используете WattNode ® для измерителя LonWorks ® , мы предлагаем вариант PT, который добавляет свойство конфигурации UCPTptRatio , которое настраивает коэффициент внешнего PT, позволяя измерителю автоматически масштабировать напряжение, показания мощности и энергии.

Масштабирование

Добавление трансформаторов напряжения снижает измеряемое линейное напряжение на коэффициент PT (скажем, 35: 1 для этого примера). Таким образом, напряжение 4200 В переменного тока становится 120 В переменного тока. Поскольку измеритель видит 120 В перем. Тока, многие измерения, которые он сообщает, будут низкими в 35 раз, если их не увеличить в 35 раз.

В частности, следующие величины масштабируются с помощью счетчика или извне (если применимо к вашему счетчику):

  • Напряжение
  • Мощность — поскольку мощность вычисляется из напряжения и тока.Сюда входят все значения реальной, реактивной и полной мощности.
  • Требование — это средняя мощность за интервал
  • Энергия — Включает все значения реальной, реактивной и полной энергии. При использовании счетчика импульсов умножьте масштабный коэффициент кВтч на коэффициент PT.

PT не влияют на измерения тока, частоты и коэффициента мощности.

Оборудование

CCS поставляет измеритель WattNode на напряжение до 600 В переменного тока и трансформаторы тока, рассчитанные на использование в цепях до 600 В переменного тока.Компания CCS не поставляет трансформаторы напряжения, предохранители или трансформаторы тока, рассчитанные на использование в цепях среднего напряжения, поэтому вам придется искать других поставщиков для этих компонентов.

Трансформаторы тока

Continental Control Systems не продает трансформаторы тока, рассчитанные на напряжение свыше 600 В переменного тока, поэтому необходимо использовать трансформаторы тока, рассчитанные на работу со средним напряжением. Большинство трансформаторов тока среднего напряжения выдают 5 ампер при полном номинальном токе. Например, вторичная обмотка ТТ с соотношением сторон 500: 5 будет выдавать 5 ампер, когда 500 ампер проходят через оконный проем ТТ (первичный).Выходной сигнал трансформатора тока с коэффициентом усиления 5 ампер можно измерить с помощью одного из наших трансформаторов тока, чтобы преобразовать выход трансформатора тока с коэффициентом усиления 5 ампер в сигнал 0,333 В переменного тока. Типичные трансформаторы тока для этого приложения включают:

  • ACTL-0750-005 — Accu-CT ® с разъемным сердечником CT
  • CTT-0300-005 — одножильный (тороид) CT

Мы называем эту технику совмещением. Счетчики LonWorks (–FT10) показаны на следующих рисунках, но эта комбинированная схема работает с любыми типами счетчиков.

При совмещении ТТ трудно определить, в каком направлении должны быть обращены дополнительные ТТ, поэтому просто угадайте и установите их все в одном направлении. Если показания мощности отрицательные или светодиоды состояния мигают красным, поменяйте местами трансформаторы тока, поменяйте местами черный и белый провода или используйте регистр CtDirections (модели Modbus) для эффективного реверсирования трансформатора тока.

Когда вы используете два ТТ вместе, как это (ТТ с коэффициентом усиления в сочетании с ТТ на выходе по напряжению), вы должны использовать первичный ток отношения CT в качестве номинального значения тока полной шкалы для измерителя WattNode.Например, если ТТ среднего напряжения имеет соотношение 500: 5, используйте 500 в качестве номинального тока полной шкалы ТТ.

Цепи трансформатора потенциала

В этом разделе описаны наиболее часто встречающиеся типы услуг и каналы системного телефона. В нем представлены рекомендуемые схемы подключения и информация об измерениях. В большинстве случаев трансформаторы тока используются в цепях среднего напряжения в диапазоне от 2400 до 35000 В переменного тока, поэтому здесь будут показаны примеры среднего напряжения. Те же схемы можно использовать для трансформаторов низкого или высокого напряжения.

Трехпроводное соединение Delta

Многие службы среднего напряжения представляют собой трехпроводную схему подключения по схеме «треугольник» без нейтрального провода. В них используется одна из следующих схем заземления:

  • Плавающий: Во многих случаях трансформаторы с обмоткой треугольником остаются незаземленными. Это имеет то преимущество, что позволяет замыканию на землю на одной из фаз отключать выключатель и нарушать работу.

Рисунок 1: Сетевой трансформатор: плавающий треугольник-треугольник

  • Заземление в углу: Один из углов, обычно фаза B, заземлен.

Рисунок 2: Сетевой трансформатор: треугольник-треугольник с угловым заземлением

  • Центр заземления: В этой конфигурации одна обмотка имеет центральный отвод, а центральная точка привязана к земле.
  • Другое: Возможны и другие возможности (хотя и редкие), включая резистивное заземление и индуктивное заземление.

Все вышеперечисленные конфигурации заземления (включая плавающее) можно контролировать, как показано на Рис. 3 ниже.Здесь можно использовать двух- или трехэлементные ПП. Третий элемент PT является избыточным (ненужным) для этой конфигурации и показан на рисунке серым цветом. В результате заземления выхода фазы B ПТ измеритель WattNode будет регистрировать только напряжение, ток, мощность и энергию для двух фаз: фазы A и фазы C.

Теорема

Блонделя объясняет, что результаты суммы ( PowerSum и EnergySum ) являются точными для этой конфигурации. Однако заявленные мощность, реактивная мощность и коэффициент мощности для двух отдельных фаз могут оказаться несбалансированными, даже если фактическая нагрузка сбалансирована, поэтому в этой конфигурации значимы только суммы мощности и энергии.

Для моделей WattNode, которые не поддерживают схемы треугольника с межфазным напряжением 120 В перем. Тока, необходимо подключить провод измерительного прибора к нейтрали. Поэтому мы рекомендуем использовать фазу B в качестве опорной и подключать ее к земле и нейтрали. Это приведет к нулевым показаниям для фазы B на измерителе.

Примечание , первичные трансформаторы трансформатора тока контролируют межфазные напряжения среднего напряжения, , поэтому выберите коэффициент трансформации на основе межфазных напряжений.

Рисунок 3: Мониторинг цепи треугольника

Четырехпроводное соединение «звезда»

Это соединение звездой среднего напряжения с нейтральным проводом.Сетевой трансформатор может представлять собой трансформатор типа «звезда-треугольник» (показан ниже) или трансформатор «звезда-звезда».

Рисунок 4: Сетевой трансформатор: треугольник-звезда

Четырехпроводное соединение «звезда» контролируется с помощью трехэлементной конфигурации PT, показанной на Рис. 5 ниже. Измеритель будет предоставлять показания напряжения, тока, мощности и энергии по фазам, масштабированные для соответствия измерениям среднего напряжения. (здесь остановлено jb)

В этой конфигурации первичные и вторичные обмотки PT подключены по схеме «звезда».Если одна из сторон трансформатора тока соединена треугольником, это вызовет сдвиг фазы напряжения на 30 ° и неправильные показания.

Примечание , первичные обмотки трансформатора тока контролируют напряжения между фазами среднего напряжения и , а не линейные напряжения. Поэтому будьте осторожны, чтобы выбрать правильное соотношение PT. Например, если цепь среднего напряжения составляет 4160 / 2400Y (2400 В перем. Тока между фазой и нейтралью), вам потребуется соотношение PT 20: 1 для понижения напряжения до 120 В перем. Тока.

Рисунок 5: Контроль четырехпроводной схемы звезды с нейтралью

Трехпроводное соединение «звезда» (без нейтрали)

Это то же самое, что и для четырехпроводной схемы «звезда», за исключением того, что нейтральный провод не выводится на нагрузку.V A на землю, V B на землю и V C на землю почти равны. Если используется нейтраль, потенциал земли такой же, как у нейтрали.

Рисунок 6: Сетевой трансформатор: треугольник-звезда без нейтрали

Трехпроводное соединение «звезда» можно контролировать с помощью двух различных конфигураций СТ.

  • Двухэлементный PT: См. Рисунок 3: Мониторинг дельта-цепи .
  • Трехэлементный датчик температуры (выход звезды): Это предпочтительная конфигурация датчика температуры, поскольку счетчик обеспечивает показания напряжения, тока, мощности и энергии по каждой фазе для всех трех фаз.
В этой конфигурации первичные и вторичные обмотки PT подключены по схеме «звезда». Если бы одна сторона трансформатора тока была подключена по схеме треугольника, это привело бы к сдвигу фазы напряжения на 30 ° и неправильным показаниям.

Рисунок 7: Мониторинг трехпроводной схемы звезды без нейтрали

Примечание , первичные обмотки трансформаторов тока контролируют напряжения между фазами среднего напряжения , , а не , а не , линейные напряжения.Поэтому убедитесь, что выбрали правильное соотношение PT. Например, если цепь среднего напряжения представляет собой треугольник с 4160 В переменного тока между фазами, то напряжение между фазой и землей будет 2400 В переменного тока, и вам потребуется соотношение PT 20: 1 для понижения до 120 В переменного тока.

Не используйте схему в Рисунок 7 , если сеть среднего напряжения не исходит от распределительного трансформатора со звездообразной вторичной обмоткой, поскольку первичные напряжения РТ могут быть неопределенными или несовместимыми.

Настройка PT Ratio

Трансформаторы потенциала преобразуют среднее (или высокое) напряжение сети в более низкое напряжение, совместимое с измерителями WattNode.PT описываются понижающим коэффициентом, как показано в следующей таблице общих коэффициентов.

PT Первичный
Напряжение
PT Вторичное напряжение
(фаза-нейтраль)
Pri: Sec = PT Ratio
2400 120 2400: 120 = 20
4200 120 4200: 120 = 35
4800 120 4800: 120 = 40
7200 120 7200: 120 = 60
8400 120 8400: 120 = 70
12000 120 12000: 120 = 100
14400 120 14400: 120 = 120

Значения PT Ratio — это просто первичное напряжение, деленное на вторичное напряжение.Например, 4200/120 = 35. В редких случаях также можно использовать обратный трансформатор тока для повышения более низкого напряжения, например, с 12 В переменного тока до 120 В переменного тока, чтобы измеритель WattNode мог контролировать потребление энергии 12 или 24 В переменного тока. Это приведет к таким отношениям PT, как 0,1 (от 12 до 120 перем. Тока) или 0,2 (от 24 до 120 перем. Тока). В Соединенных Штатах и ​​Канаде большинство трансформаторов тока имеют вторичное напряжение 120 В переменного тока, поэтому мы предположили, что для этого дополнения. Если ваш СТ имеет другое вторичное напряжение, вам необходимо убедиться, что номинальное напряжение измерителя WattNode соответствует вторичному напряжению.В следующей таблице показаны некоторые возможные вторичные напряжения СТ и соответствующие модели WattNode, которые вы могли бы использовать.

Модель
Вторичное напряжение PT
(между фазами)
PT Вторичное напряжение
(фаза-нейтраль)
WattNode
120 69 Не поддерживается
208 120 WNC-3Y-208-FT10
230 132 WNC-3Y-208-FT10
400 230 WNC-3Y-400-FT10

Примечание: Поскольку CCS не предлагает модели с источником питания, который может работать от линейного напряжения 120 В переменного тока или 69 В переменного тока между фазой и нейтралью, может потребоваться привязать выходное напряжение одного ПТ к нейтраль и земля, как показано на Рисунок 3 .

WattNode для LonWorks — опция PT

Если у вас есть или вы заказываете WattNode для LonWorks с опцией PT, вы можете указать коэффициент PT, чтобы измеритель автоматически масштабировал значения напряжения, мощности и энергии.

После того, как вы определили правильное соотношение PT, запрограммируйте его в UCPTptRatio с помощью LonMaker ® , подключаемого модуля WattNode LNS ® или другого инструмента LonWorks. UCPTptRatio ограничен диапазоном 0.От 05 до 300. Если вы попытаетесь настроить значение меньше 0,05 или больше 300, измеритель вернется к коэффициенту PT, равному 1,0 (фактически без PT).

Если вы знаете коэффициент PT на момент заказа измерителя, вы можете указать это соотношение как часть опции, чтобы коэффициент был предварительно запрограммирован на заводе. Например, для PT с соотношением сторон 4200: 120 вы должны заказать следующее:

WNC-3Y-208-FT10 Опция PT = 35

Значение после «PT =» должно быть отношением в виде единственного числа.Не указывайте первичное напряжение или два числа, разделенных двоеточием.

Если вы не знаете коэффициент PT при заказе измерителя, добавьте к модели « Opt PT ». Измеритель будет поставляться с коэффициентом PT, равным 1,0, и его необходимо будет настроить на месте.

Вт, узел Modbus

Для измерителя WattNode Modbus нет опции PT . Однако вы все равно можете подключить счетчик к трансформаторам напряжения. Вам просто нужно будет масштабировать значения напряжения, мощности и энергии после того, как вы прочитаете их со счетчика.Ток и коэффициент мощности не нужно масштабировать на коэффициент PT. Например:

Вт, чтение узла Коэффициент PT Масштабируемое значение
121,3 В перем. Тока 35 4245,5 В перем. Тока
4500 Вт 35 157 500 Вт (157,5 кВт)
100 кВтч 35 3500 кВтч

Вт, импульсный узел

Для измерителя импульсов WattNode нет опции PT .Однако вы все равно можете подключить счетчик к трансформаторам напряжения. Вам просто нужно будет отрегулировать масштабные коэффициенты по коэффициенту PT. Например:

импульсов на
киловатт-час
Коэффициент PT масштабированных импульсов
на киловатт-час
400 35 400/35 = 11,429
100 35 100/35 = 2,857
Ватт-часов
за импульс
Коэффициент PT ватт-часов
на импульс
2.5 35 2,5 * 35 = 87,5
10 35 10 * 35 = 350,0

Банкноты

Энергетический опрокидыватель

Модели WattNode для LonWorks и WattNode Modbus имеют внутреннюю точку восстановления энергии 100 ГВтч (100000000 кВтч). Когда энергия достигает точки опрокидывания, она сбрасывается до нуля (как показания одометра до нуля). Обычно для достижения этой точки опрокидывания требуются годы, но с Option PT опрокидывание может происходить гораздо чаще.

Например, в крайнем случае, при максимальном коэффициенте PT 300, трансформаторы тока на 5000 ампер и очень высокой продолжительной нагрузке 75% от максимальной, энергия может достичь 100 ГВт-ч всего за 30 дней.

Более реалистичным примером может служить коэффициент PT 60 (7200 В перем. Тока) и трансформаторы тока на 2000 ампер, что приводит к переключению примерно раз в год.

PT Бремя

Счетчик WattNode будет питаться от вторичных трансформаторов PT, поэтому вам нужно будет выбрать PT с достаточно высокой нагрузочной способностью.Модели WattNode потребляют от 2 до 4 ВА при коэффициенте мощности (PF) от 0,6 до 0,8, поэтому для них требуется трансформатор напряжения, рассчитанный на такую ​​нагрузку.

Существуют стандартные буквенные коды IEEE / ANSI C57.13 для ПК, рассчитанных на работу с различными нагрузками. Нестандартные ПТ уточняйте у производителя.

  • Вт: 12,5 ВА при 0,10 PF. Счетчики WattNode потребляют намного меньше 12,5 ВА, но коэффициент мощности измерителя намного выше 0,10, поэтому точность ПТ может быть снижена.
  • X: 25 ВА при 0,70 PF. Это может легко обеспечить измеритель WattNode.
  • M: 35 ВА при 0,20 пФ. Счетчики WattNode потребляют намного меньше 35 ВА, но коэффициент мощности измерителя выше 0,20, поэтому точность ПТ может быть снижена.
  • Y: 75 ВА при 0,85 PF. Это может легко обеспечить измеритель WattNode.
  • Z: 200 ВА при 0,85 PF. Это может легко обеспечить измеритель WattNode.

Ключевые слова: ПТ, ПТ, трансформатор напряжения, ТН, ТН, трансформатор напряжения, измерительный трансформатор

См. Также

Дозирующее оборудование | Duquesne Light Company

Собственность

Обставим, возьмем в собственность и установим все счетчики.Компания также предоставит и будет владеть всеми кожухами и розетками счетчиков, кроме однофазных автономных розеток. Все трансформаторы тока и напряжения будут предоставлены и принадлежат Компании. Шкафы КИП при необходимости поставляются и устанавливаются Заказчиком.

Способ получения

При установке новой услуги или изменении существующей услуги Заказчик должен уведомить Компанию в соответствии с требованиями Разделов 4.2 или 4.3. Компания укажет местоположение и тип используемой розетки счетчика.

Однофазные автономные розетки, одобренные Компанией, можно приобрести у местных поставщиков электрооборудования. Они должны соответствовать следующим требованиям:

(a) Должны быть зарегистрированы в Underwriters Laboratories
(b) Должны иметь код гнезда счетчика внизу
(c) На этикетке компании должно быть указано:

Одобрено для зоны обслуживания Duquesne Light Company (DLC)

(d) Не должен иметь наконечников для служебных, телефонных или кабельных заземлений

Розетки для трехфазных счетчиков на двести ампер можно получить в любом офисе отдела после получения заявки в службу поддержки.Расположение офисов Дивизиона указано на страницах 3, 4 и 5.

Трансформаторы

, трансформаторные розетки для счетчиков, корпуса счетчиков и измерительные трансформаторы будут доставлены Заказчику на место работы Компанией или ее Представителями после утверждения Офисом Подразделения.

Удаление

Только уполномоченным представителям Компании разрешается устанавливать или снимать счетчик. Если снятие счетчиков необходимо, когда Заказчик устанавливает сайдинг или другой ремонт здания, Компания, после разумного уведомления в офис своего подразделения, отсоединит розетку счетчика, отсоединит и перевяжет входящую линию обслуживания и, при необходимости, отключит услугу. линия.Заказчик несет ответственность за снятие и повторную установку метеогенератора и служебного кабеля, а также повторный монтаж розетки счетчика, как описано в Разделе 8.5. Заказчик должен отметить расположение подходящей шпильки, чтобы облегчить повторную установку кронштейнов и линии обслуживания Компанией. Работы с вводом служебных кабелей и розетками счетчиков должны выполняться квалифицированными подрядчиками-электриками. После завершения строительных работ в зоне обслуживания входного оборудования Компания повторно подключит и повторно подключит входящую линию обслуживания и закроет счетчик.

Нарушение пломб счетчиков и снятие счетчиков заказчиками или подрядчиками по электротехнике без уведомления компании запрещено.

Типы и размеры

Тип и размер измерительного оборудования определяется Компанией. Он будет зависеть от типа услуги и размера вводных проводников, используемых Заказчиком.

Однофазные сети, имеющие только один проводник на линию 250 KCM или меньше с нагрузкой до 35 kVA, будут измеряться с помощью автономных счетчиков в гнездах счетчиков.Автономный счетчик — это прибор без отдельно установленных измерительных трансформаторов. Однофазные сети, имеющие только один провод на линию, с нагрузкой более 35 кВА, будут измеряться счетчиками, установленными на Transockets, как показано на Рисунке 13. Допустимые размеры проводов: от 250 до 750 кСм из алюминия и от 4/0 до 500 кСм из меди. . Трансформаторы представляют собой монтажные узлы счетчиков, имеющие встроенные трансформаторы тока. Информация о розетках счетчиков для однофазной сети приведена в Таблице I.

Трехфазные сети на двести ампер, имеющие только один проводник на линию 4/0 или меньше, будут измеряться с помощью автономных счетчиков в гнездах счетчиков, как показано на рисунке 12.Трехфазные сети, имеющие только один проводник на линию от 4/0 до 500 KCM, включая 750 KCM алюминия, будут измеряться счетчиками, установленными на Transockets, как показано на Рисунке 13. Показана информация относительно оборудования для монтажа счетчиков для трехфазной сети. в Таблице II и Таблице III.

Заказчик должен указать либо необходимый размер ступицы, либо заглушку для открывания ступицы. См. Таблицу II. Редукторы не допускаются. Все остальное оборудование, необходимое для подключения трубопровода или кабеля Заказчика, должно быть поставлено и установлено Заказчиком.

Для всех сервисных установок с проводниками большего размера, чем указано выше, или с более чем одним проводником на линию, требуются отдельно установленные трансформаторы тока. Они будут измеряться с использованием дуплексных розеток 22 на 18 дюймов или 11 на 18 дюймов, как показано на Рисунке 15.

Отправить отзыв и предложения

послать Закрывать

Спасибо за отзыв!

В нашу команду было отправлено письмо с вашим отзывом.

Произошла ошибка при обработке вашей информации.

Приносим извинения за неудобства и уведомили члена команды.

Закрывать

Rep Наши продукты

Вы заинтересованы в представлении CaptiveAire и продаже нашей продукции?
Заполните следующую форму, и мы свяжемся с вами в ближайшее время.

0/500

Какое у вас образование?

0/500

Какие территории продаж вас интересуют?

0/500

Какие продуктовые линейки вас интересуют?

0/1000

Есть ли у вас еще какие-нибудь комментарии?

послать Закрывать

Мы искали везде, но не смогли найти эту страницу.

Может быть, его поразил один из наших высокопроизводительных вытяжных вентиляторов.

Возможно, вы хотите перейти на главную страницу?

трансформаторов | Физика

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Объясните, как работает трансформатор.
  • Рассчитайте напряжение, ток и / или количество витков с учетом других величин.

Трансформаторы делают то, что подразумевает их название — они преобразуют напряжения из одного значения в другое (используется термин напряжение, а не ЭДС, потому что трансформаторы имеют внутреннее сопротивление).Например, многие сотовые телефоны, ноутбуки, видеоигры, электроинструменты и небольшие приборы имеют встроенный трансформатор (как на рис. 1), который преобразует 120 В или 240 В переменного тока в любое напряжение, используемое устройством. Трансформаторы также используются в нескольких точках систем распределения электроэнергии, например, как показано на рисунке 2. Мощность передается на большие расстояния при высоком напряжении, потому что для данного количества мощности требуется меньший ток, а это означает меньшие потери в линии, как это было раньше. обсуждалось ранее.Но высокое напряжение представляет большую опасность, поэтому трансформаторы используются для получения более низкого напряжения в месте нахождения пользователя.

Рис. 1. Подключаемый трансформатор становится все более знакомым с ростом количества электронных устройств, которые работают от напряжения, отличного от обычных 120 В переменного тока. Большинство из них находятся в диапазоне от 3 до 12 В. (кредит: Shop Xtreme)

Рисунок 2. Трансформаторы изменяют напряжение в нескольких точках системы распределения электроэнергии. Электроэнергия обычно вырабатывается при напряжении более 10 кВ и передается на большие расстояния при напряжениях более 200 кВ, иногда даже 700 кВ, для ограничения потерь энергии.Местное распределение электроэнергии по районам или предприятиям осуществляется через подстанцию ​​и передается на короткие расстояния с напряжением от 5 до 13 кВ. Оно снижено до 120, 240 или 480 В для безопасности на месте отдельного пользователя.

Тип трансформатора, рассматриваемый в этом тексте (см. Рисунок 3), основан на законе индукции Фарадея и очень похож по конструкции на устройство, которое Фарадей использовал для демонстрации того, что магнитные поля могут вызывать токи. Две катушки называются первичной обмоткой и вторичной обмоткой .При нормальном использовании входное напряжение подается на первичную обмотку, а вторичная обмотка создает преобразованное выходное напряжение. Мало того, что железный сердечник улавливает магнитное поле, создаваемое первичной катушкой, его намагниченность увеличивает напряженность поля. Поскольку входное напряжение переменного тока, изменяющийся во времени магнитный поток направляется во вторичную обмотку, вызывая ее выходное переменное напряжение.

Рис. 3. Типичная конструкция простого трансформатора имеет две катушки, намотанные на ферромагнитный сердечник, ламинированный для минимизации вихревых токов.Магнитное поле, создаваемое первичной обмоткой, в основном ограничивается и увеличивается сердечником, который передает его вторичной обмотке. Любое изменение тока в первичной обмотке вызывает ток во вторичной обмотке.

Для простого трансформатора, показанного на рисунке 3, выходное напряжение В s почти полностью зависит от входного напряжения В p и соотношения количества петель в первичной и вторичной обмотках. Закон индукции Фарадея для вторичной обмотки дает наведенное выходное напряжение В с равным

.

[латекс] {V} _ {\ text {s}} = — {N} _ {\ text {s}} \ frac {\ Delta \ Phi} {\ Delta t} \\ [/ latex],

, где N s — количество витков во вторичной катушке, а Δ Φ / Δ t — скорость изменения магнитного потока.Обратите внимание, что выходное напряжение равно индуцированной ЭДС ( В с = ЭДС с ), при условии, что сопротивление катушки невелико (разумное предположение для трансформаторов). Площадь поперечного сечения катушек одинакова с обеих сторон, как и напряженность магнитного поля, поэтому Δ Φ / Δ t одинаковы с обеих сторон. Входное первичное напряжение В p также связано с изменением магнитного потока на

[латекс] {V} _ {p} = — {N} _ {\ text {p}} \ frac {\ Delta \ Phi} {\ Delta t} \\ [/ latex].

Причина этого немного более тонкая. Закон Ленца говорит нам, что первичная обмотка противодействует изменению магнитного потока, вызванному входным напряжением В p , отсюда знак минус (это пример самоиндукции , тема, которая будет исследована в некоторых подробнее в следующих разделах). Предполагая пренебрежимо малое сопротивление катушки, правило петли Кирхгофа говорит нам, что наведенная ЭДС в точности равна входному напряжению. Соотношение этих двух последних уравнений дает полезное соотношение:

[латекс] \ frac {{V} _ {\ text {s}}} {{V} _ {\ text {p}}} = \ frac {{N} _ {\ text {s}}} {{ N} _ {\ text {p}}} \\ [/ latex]

Это известно как уравнение трансформатора , и оно просто утверждает, что отношение вторичного напряжения к первичному в трансформаторе равно отношению количества контуров в их катушках.Выходное напряжение трансформатора может быть меньше, больше или равно входному напряжению, в зависимости от соотношения количества витков в их катушках. Некоторые трансформаторы даже обеспечивают переменный выход, позволяя выполнять подключение в разных точках вторичной обмотки. Повышающий трансформатор — это тот, который увеличивает напряжение, тогда как понижающий трансформатор снижает напряжение. Если предположить, что сопротивление незначительно, выходная электрическая мощность трансформатора равна его входной.На практике это почти верно — КПД трансформатора часто превышает 99%. Уравнивание входной и выходной мощности,

P p = I p V p = I s V s = P s .

Перестановка условий дает

[латекс] \ frac {{V} _ {\ text {s}}} {{V} _ {\ text {p}}} = \ frac {{I} _ {\ text {p}}} {{ I} _ {\ text {s}}} \\ [/ latex].

В сочетании с [латексом] \ frac {{V} _ {\ text {s}}} {{V} _ {\ text {p}}} = \ frac {{N} _ {\ text {s}} } {{N} _ {\ text {p}}} \\ [/ latex], мы находим, что

[латекс] \ frac {{I} _ {\ text {s}}} {{I} _ {\ text {p}}} = \ frac {{N} _ {\ text {p}}} {{ N} _ {\ text {s}}} \\ [/ latex]

— это соотношение между выходным и входным токами трансформатора.Таким образом, если напряжение увеличивается, ток уменьшается. И наоборот, если напряжение уменьшается, ток увеличивается.

Пример 1. Расчет характеристик повышающего трансформатора

Портативный рентгеновский аппарат имеет повышающий трансформатор, входное напряжение которого 120 В преобразуется в выходное напряжение 100 кВ, необходимое для рентгеновской трубки. Первичная обмотка имеет 50 петель и потребляет ток 10,00 А. а) Какое количество петель во вторичной обмотке? (b) Найдите текущий выходной сигнал вторичной обмотки.

Стратегия и решение для (а)

Решаем [латекс] \ frac {{V} _ {\ text {s}}} {{V} _ {\ text {p}}} = \ frac {{N} _ {\ text {s}}} {{N} _ {\ text {p}}} \\ [/ latex] для [latex] {N} _ {\ text {s}} \\ [/ latex] для N s , номер петель во вторичной обмотке и введите известные значения.{4} \ end {array} \\ [/ latex].

Обсуждение для (а)

Для создания такого большого напряжения требуется большое количество контуров во вторичной обмотке (по сравнению с первичной). Это справедливо для трансформаторов с неоновой вывеской и трансформаторов, подающих высокое напряжение внутри телевизоров и электронно-лучевых трубок.

Стратегия и решение для (b)

Аналогичным образом мы можем найти выходной ток вторичной обмотки, решив [latex] \ frac {{I} _ {\ text {s}}} {{I} _ {\ text {p}}} = \ frac {{N } _ {\ text {p}}} {{N} _ {\ text {s}}} \\ [/ latex] для [латекса] {I} _ {\ text {s}} \\ [/ latex] для I s и ввод известных значений.{4}} = 12,0 \ text {mA} \ end {array} \\ [/ latex].

Обсуждение для (б)

Как и ожидалось, текущий выход значительно меньше входного. В некоторых зрелищных демонстрациях используются очень большие напряжения для получения длинных дуг, но они относительно безопасны, поскольку выход трансформатора не обеспечивает большой ток. Обратите внимание, что потребляемая мощность здесь составляет P p = I p V p = (10,00 A) (120 В) = 1.20 кВт. Это равно выходной мощности P p = I s V s = (12,0 мА) (100 кВ) = 1,20 кВт, как мы предполагали при выводе используемых уравнений.

Тот факт, что трансформаторы основаны на законе индукции Фарадея, проясняет, почему мы не можем использовать трансформаторы для изменения постоянного напряжения. Если нет изменений в первичном напряжении, то во вторичной обмотке нет индуцированного напряжения. Одна из возможностей — подключить постоянный ток к первичной катушке через переключатель.Когда переключатель размыкается и замыкается, вторичная обмотка вырабатывает напряжение, подобное показанному на рисунке 4. На самом деле это не практичная альтернатива, и переменный ток обычно используется везде, где необходимо увеличивать или уменьшать напряжения.

Рис. 4. Трансформаторы не работают для входа чистого постоянного напряжения, но если он включается и выключается, как показано на верхнем графике, выход будет выглядеть примерно так, как на нижнем графике. Это не тот синусоидальный переменный ток, который нужен большинству устройств переменного тока.

Пример 2. Расчет характеристик понижающего трансформатора

Зарядное устройство, предназначенное для последовательного подключения десяти никель-кадмиевых аккумуляторов (суммарная ЭДС 12.5 В постоянного тока) должен иметь выход 15,0 В для зарядки аккумуляторов. В нем используется понижающий трансформатор с первичной обмоткой на 200 контуров и входным напряжением 120 В. (а) Сколько витков должно быть во вторичной катушке? (б) Если ток зарядки составляет 16,0 А, каков ток на входе?

Стратегия и решение для (а)

Можно ожидать, что вторичный узел будет иметь небольшое количество петель. Решение [латекс] \ frac {{V} _ {\ text {s}}} {{V} _ {\ text {p}}} = \ frac {{N} _ {\ text {s}}} {{ N} _ {\ text {p}}} \\ [/ latex] для [latex] {N} _ {\ text {s}} \\ [/ latex] для N s и ввод известных значений дает

[латекс] \ begin {array} {lll} {N} _ {\ text {s}} & = & {N} _ {\ text {p}} \ frac {{V} _ {\ text {s} }} {{V} _ {\ text {p}}} \\ & = & \ left (\ text {200} \ right) \ frac {15.0 \ text {V}} {120 \ text {V}} = 25 \ end {array} \\ [/ latex]

Стратегия и решение для (b)

Текущие входные данные могут быть получены путем решения [latex] \ frac {{I} _ {\ text {s}}} {{I} _ {\ text {p}}} = \ frac {{N} _ {\ текст {p}}} {{N} _ {\ text {s}}} \\ [/ latex] для I p и ввод известных значений. Это дает

[латекс] \ begin {array} {lll} {I} _ {\ text {p}} & = & {I} _ {\ text {s}} \ frac {{N} _ {\ text {s} }} {{N} _ {\ text {p}}} \\ & = & \ left (16.0 \ text {A} \ right) \ frac {25} {200} = 2.00 \ text {A} \ end {array} \\ [/ latex]

Обсуждение

Количество петель во вторичной обмотке невелико, как и ожидалось для понижающего трансформатора. Мы также видим, что небольшой входной ток дает больший выходной ток в понижающем трансформаторе. Когда трансформаторы используются для управления большими магнитами, они иногда имеют небольшое количество очень тяжелых петель во вторичной обмотке. Это позволяет вторичной обмотке иметь низкое внутреннее сопротивление и производить большие токи. Заметим еще раз, что это решение основано на предположении о 100% КПД — или выходная мощность равна входной мощности ( P p = P s ), что является разумным для хороших трансформаторов.В этом случае первичная и вторичная мощность составляют 240 Вт. (Убедитесь в этом сами для проверки согласованности.) Обратите внимание, что никель-кадмиевые батареи необходимо заряжать от источника постоянного тока (как и аккумулятор на 12 В). Таким образом, выход переменного тока вторичной катушки необходимо преобразовать в постоянный ток. Это делается с помощью так называемого выпрямителя, в котором используются устройства, называемые диодами, которые пропускают только односторонний ток.

Трансформаторы

находят множество применений в системах электробезопасности, которые обсуждаются в разделе «Электробезопасность: системы и устройства».

Исследования PhET: Генератор

Генерируйте электричество с помощью стержневого магнита! Откройте для себя физику этих явлений, исследуя магниты и узнавая, как с их помощью загорается лампочка.

Щелкните, чтобы загрузить симуляцию. Запускать на Java.

Сводка раздела

  • Трансформаторы используют индукцию для преобразования напряжения из одного значения в другое.
  • Для трансформатора напряжения на первичной и вторичной обмотках связаны соотношением

    [латекс] \ frac {{V} _ {\ text {s}}} {{V} _ {\ text {p}}} = \ frac {{N} _ {\ text {s}}} {{ N} _ {\ text {p}}} \\ [/ latex],

    , где V p и V s — напряжения на первичной и вторичной обмотках, имеющих N p и N s витков.

  • Токи I p и I s в первичной и вторичной обмотках связаны соотношением [латекс] \ frac {{I} _ {\ text {s}}} {{I} _ {\ текст {p}}} = \ frac {{N} _ {\ text {p}}} {{N} _ {\ text {s}}} \\ [/ latex].
  • Повышающий трансформатор увеличивает напряжение и снижает ток, тогда как понижающий трансформатор снижает напряжение и увеличивает ток.

Концептуальные вопросы

1. Объясните, что вызывает физические вибрации трансформаторов с частотой, в два раза превышающей используемую мощность переменного тока.

Задачи и упражнения

1. Подключаемый трансформатор, показанный на рисунке 4, подает 9,00 В в систему видеоигр. (a) Сколько витков во вторичной обмотке, если ее входное напряжение составляет 120 В, а первичная обмотка имеет 400 витков? (б) Какой у него входной ток, когда его выход 1,30 А?

2. Американская путешественница в Новой Зеландии несет трансформатор для преобразования стандартных 240 В в Новой Зеландии в 120 В, чтобы она могла использовать в поездке небольшие электроприборы.а) Каково соотношение витков первичной и вторичной обмоток ее трансформатора? (б) Каково отношение входного тока к выходному? (c) Как новозеландец, путешествующий по Соединенным Штатам, мог использовать этот же трансформатор для питания своих устройств на 240 В от 120 В?

3. В кассетном магнитофоне используется подключаемый трансформатор для преобразования 120 В в 12,0 В с максимальным выходным током 200 мА. (а) Каков текущий ввод? б) Какая потребляемая мощность? (c) Является ли такое количество мощности приемлемым для небольшого прибора?

4.(а) Каково выходное напряжение трансформатора, используемого для аккумуляторных батарей фонарика, если его первичная обмотка имеет 500 витков, вторичная — 4 витка, а входное напряжение составляет 120 В? (b) Какой входной ток требуется для получения выходного сигнала 4,00 А? (c) Какая потребляемая мощность?

5. (a) Подключаемый трансформатор для портативного компьютера выдает 7,50 В и может обеспечивать максимальный ток 2,00 А. Каков максимальный входной ток, если входное напряжение составляет 240 В? Предположим 100% эффективность. (b) Если фактический КПД меньше 100%, потребуется ли входной ток больше или меньше? Объяснять.

6. Многоцелевой трансформатор имеет вторичную катушку с несколькими точками, в которых может быть снято напряжение, давая на выходе 5,60, 12,0 и 480 В. (a) Входное напряжение составляет 240 В на первичную катушку с 280 витками. Какое количество витков в частях вторичной обмотки используется для создания выходного напряжения? (b) Если максимальный входной ток составляет 5,00 А, каковы максимальные выходные токи (каждый из которых используется отдельно)?

7. Крупная электростанция вырабатывает электроэнергию напряжением 12,0 кВ.Его старый трансформатор когда-то преобразовывал напряжение до 335 кВ. Вторичная обмотка этого трансформатора заменяется, так что его выходная мощность может составлять 750 кВ для более эффективной передачи по пересеченной местности на модернизированных линиях электропередачи. (а) Каково соотношение оборотов в новой вторичной системе по сравнению со старой? (b) Каково отношение нового текущего выхода к старому (при 335 кВ) при той же мощности? (c) Если модернизированные линии передачи имеют одинаковое сопротивление, каково отношение потерь мощности в новых линиях к старым?

8.Если выходная мощность в предыдущей задаче составляет 1000 МВт, а сопротивление линии составляет 2,00 Ом, каковы были потери в старой и новой линии?

9. Необоснованные результаты Электроэнергия на 335 кВ переменного тока от линии электропередачи подается в первичную обмотку трансформатора. Отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки составляет N s / N p = 1000. (a) Какое напряжение индуцируется во вторичной обмотке? б) Что неразумного в этом результате? (c) Какое предположение или предпосылка ответственны?

10. Создайте свою проблему Рассмотрим двойной трансформатор, который будет использоваться для создания очень больших напряжений. Устройство состоит из двух этапов. Первый — это трансформатор, который выдает намного большее выходное напряжение, чем его входное. Выход первого трансформатора используется как вход для второго трансформатора, который дополнительно увеличивает напряжение. Постройте задачу, в которой вы вычисляете выходное напряжение последней ступени на основе входного напряжения первой ступени и количества витков или петель в обеих частях обоих трансформаторов (всего четыре катушки).Также рассчитайте максимальный выходной ток последней ступени на основе входного тока. Обсудите возможность потерь мощности в устройствах и их влияние на выходной ток и мощность.

Глоссарий

трансформатор:
Устройство, преобразующее напряжение из одного значения в другое с помощью индукции
уравнение трансформатора:
уравнение, показывающее, что отношение вторичного напряжения к первичному в трансформаторе равно отношению количества витков в их катушках; [латекс] \ frac {{V} _ {\ text {s}}} {{V} _ {\ text {p}}} = \ frac {{N} _ {\ text {s}}} {{N} _ {\ text {p}}} \\ [/ latex]
повышающий трансформатор:
трансформатор, повышающий напряжение
понижающий трансформатор:
трансформатор, понижающий напряжение

Избранные решения проблем и упражнения

1.(а) 30.0 (б) 9.75 × 10 −2 A

3. (a) 20,0 мА (b) 2,40 Вт (c) Да, такая мощность вполне разумна для небольшого прибора.

5. (a) 0,063 A (b) Требуется больший входной ток.

7. (а) 2,2 (б) 0,45 (в) 0,20, или 20,0%

9. (a) 335 МВ (b) слишком высокое, намного выше напряжения пробоя воздуха на разумных расстояниях (c) входное напряжение слишком высокое

Подключение дома к электросети

Рисунок 1.Типичная панель автоматического выключателя соединяет электрические устройства дома с сетью. [1]

Подключение домов к электросети — завершающий этап электросети. После того, как подстанции распределительной сети снизят напряжение до безопасного уровня, этот этап может быть завершен. Провода отходят от соседних линий электропередач и подключаются к отдельным зданиям (домам, квартирам, предприятиям и т. Д.), Сначала проходя через электросчетчик, чтобы измерить, сколько электроэнергии потребляет дом.Затем электричество проходит через сервисную панель, в которой находятся устройства электробезопасности (автоматические выключатели и предохранители). Эта сервисная панель имеет все провода, идущие к различным электроприборам в доме. [2]

Каждый дом подключен к электросети через какой-то блок предохранителей или автоматический выключатель, как показано на рисунке 1.

Отказ от обслуживания

Воздушное подключение к электросети от инженерных линий до служебного входа называется служебной цепью.Имеет три провода; 1 нейтральная линия и 2 горячие линии. Горячие линии поддерживают определенный потенциал (например, 120 В) по сравнению с нейтральной линией. Существует два типа сброса служебных данных: отключение службы мачты и отключение службы скоб. Подземное служебное соединение называется боковым служебным. [2]

Рис. 2. Подъем на мачте с метеозаборником (вверху), вертикально соединенным через трубопровод с электросчетчиком (внизу). [3]

Падение на мачте

Мачта представляет собой комбинацию трубы и флюгера, которая находится наверху крыши (Рисунок 2).Подъемник прикрепляется к мачте за ручку мачты. «Капельные петли» служат, прежде всего, для обеспечения провисания, которое снижает любое механическое напряжение на линиях электропередач и предотвращает попадание воды по линиям в водосток. [2]

Служба поддержки Clevis

Clevis относится к разъемам, которые крепят проводники линии обслуживания к стороне здания. В этой установке трубопровод и гидрозатвор прикреплены к бокам жилого дома ниже линии крыши. [2]

Рисунок 3. Трансформатор, установленный на площадке для распределения электроэнергии, соединяет основные линии электропередач с домами. [4]

Сервисный боковой

Это подземный служебный вход, первичные силовые линии проходят через кабелепровод к входу контактного трансформатора, а вторичные силовые линии соединяют выход трансформатора со счетчиком электроэнергии. [2]

Рисунок 4. Схема расположения розеток со всего мира. [5]

Главный выключатель

Главный выключатель используется во время аварийных ситуаций для прекращения подачи электроэнергии.

  • Основное отключение может быть выполнено с помощью главного размыкающего выключателя. Это выключатель с внешним управлением (EXO), который расположен между сервисным счетчиком и электрической панелью (Рисунок 1).
  • Основное отключение также может быть выполнено одним или несколькими автоматическими выключателями, расположенными в электрическом щите, для этого автоматические выключатели должны быть включены последовательно с двумя горячими линиями проводов, потому что это должно отключать питание всех цепей. [2]

Выходы

основной артикул

Электрические розетки служат для подключения различных устройств, которым требуется электричество.В мире существует множество различных типов розеток с различными характеристиками напряжения и электрического тока. [6] Некоторые из них показаны на рисунке 4.

Для дальнейшего чтения

Для получения дополнительной информации см. Соответствующие страницы ниже:

Список литературы

  1. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5d/US_wiring_basement-panel.jpg
  2. 2,0 2,1 2,2 2.3 2,4 2,5 R.T. Пэйнтер, «Основные электрические компоненты и счетчики», в Введение в электричество , 1-е изд. Нью-Джерси: Прентис-Холл, 2011, гл. 8, сек. 8.1, стр. 331-340.
  3. ↑ Wikimedia Commons [Online], доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipemmons/e/ea/Residence_service_drop.JPG
  4. ↑ sdpitbull через Flickr [Online], доступно: https://www.flickr.com/photos/stevestr/4624935949
  5. ↑ (2014, 23 июля). Файл: Plugs.png [Онлайн].Доступно: http://wikitravel.org/shared/File:Plugs.png
  6. ↑ R.T. Пэйнтер, «Основные электрические компоненты и счетчики», в Введение в электричество , 1-е изд. Нью-Джерси: Прентис-Холл, 2011, гл. 8, сек. 8.2, стр. 341-346.

3 совета по успешной установке измерителя ТТ

Что такое измеритель ТТ?

Измеритель ТТ — это устройство, которое измеряет силу тока в одном или нескольких проводниках с помощью датчиков, называемых трансформаторами тока (ТТ). Трансформаторы тока бывают разных размеров и номинальных значений силы тока, что позволяет одним измерителем измерять все виды электрических нагрузок.Помимо силы тока, эти измерительные приборы измеряют напряжение, чтобы в конечном итоге рассчитать мощность. Обычно эти измерители используются для контроля мощности отдельных цепей в электрическом распределительном щите. Они бывают самых разных форм-факторов и могут выполнять такие задачи, как измерение использования серверных стоек в киловатт-часах или подсчет количества арендаторов. Универсальность CT-счетчиков делает их популярным выбором для многих профессионалов в области энергетики. Однако универсальность может усложнить их установку и настройку.Установщики, которые придерживаются трех приведенных ниже советов, сталкиваются с меньшими проблемами и получают более счастливые клиенты.

Общие сведения о фазировании

Фаза электрической системы представляет собой одну линию питания. Обычно электрические панели имеют несколько фаз, питающих выключатели внутри нее. Например, жилая панель на 120/240 В переменного тока имеет две отдельные фазы (часто называемые фазой «А» и фазой «В»), и выключатели в этой панели получают питание от одной фазы или другой. При измерении мощности цепи необходимо умножить результат измерения напряжения на измерение тока.Кроме того, чтобы правильно рассчитать мощность, ток выключателя на фазе A необходимо умножить на напряжение фазы A. Это означает, что расчет мощности будет неточным, если вы умножите измеренное значение тока на напряжение другой фазы.

Чтобы избежать путаницы между фазами тока и напряжения, возьмите с собой портативный амперметр на место установки и проверьте разность потенциалов (вольт) между клеммой фазы A на главном выключателе и выключателем, на котором расположен трансформатор тока.Если разность потенциалов равна нулю, значит, они синфазны.

Запишите свою работу

Запишите все, прежде чем покинуть место установки. Включите информацию о расположении и номере модели ТТ, позиции входа, к которому ТТ подключается на счетчике, рабочем напряжении и т. Д. … Используйте свой телефон, чтобы сделать несколько фотографий, если у вас есть возможность. Наличие этой информации под рукой после ухода с места установки может предотвратить опрокидывание грузовика для устранения неполадок в дальнейшем. Помните, что к некоторым системам измерения ТТ могут быть подключены десятки ТТ, поэтому запись информации важна для того, чтобы все было организовано.

Поговорите с администраторами сети

Если вы хотите расстроить сетевого администратора, лучше всего начать подключать случайные устройства к их сети, а не рассказывать им об этом. Более здоровый подход — спросить производителя счетчика, есть ли у него технический документ или заявление по безопасности, в котором описаны технические детали сетевого подключения, и доставить его администратору сети. Кроме того, им нужно время, чтобы ознакомиться с ними, поэтому лучше не ждать, пока вы установите систему, чтобы доставить их им.


Автор: Эд Пантзар, менеджер по маркетингу компании eGauge Systems

ТРАНСФОРМАТОРЫ — прикладное промышленное электричество

Что такое повышающие и понижающие трансформаторы

Это действительно очень полезное устройство. С его помощью мы можем легко умножить или разделить напряжение и ток в цепях переменного тока. Действительно, трансформатор сделал передачу электроэнергии на большие расстояния реальностью, поскольку напряжение переменного тока может быть «повышено», а ток «понижен» для снижения потерь мощности сопротивления проводов вдоль линий электропередач, соединяющих генерирующие станции с нагрузками.На обоих концах (как на генераторе, так и на нагрузках) уровни напряжения снижаются трансформаторами для более безопасной работы и менее дорогостоящего оборудования.

Трансформатор, который увеличивает напряжение от первичной к вторичной (больше витков вторичной обмотки, чем витков первичной обмотки), называется повышающим трансформатором .

Напротив, трансформатор, предназначенный для работы с точностью до наоборот, называется понижающим трансформатором .

Давайте еще раз рассмотрим фотографию, показанную в предыдущем разделе:

Рисунок 8.1 Поперечное сечение трансформатора, показывающее первичную и вторичную обмотки, имеет высоту несколько дюймов (приблизительно 10 см).

Это понижающий трансформатор, о чем свидетельствует большое число витков первичной обмотки и низкое число витков вторичной обмотки. В качестве понижающего блока этот трансформатор преобразует низковольтную слаботочную мощность в низковольтную сильноточную мощность. Провод большего сечения, используемый во вторичной обмотке, необходим из-за увеличения тока. Первичная обмотка, которая не должна проводить такой большой ток, может быть сделана из провода меньшего сечения.

Обратимость работы трансформатора

Если вам интересно, возможно работать с любым из этих типов трансформатора в обратном направлении (питание вторичной обмотки от источника переменного тока и передача питания первичной обмотке нагрузки) для выполнения противоположной функции: может функционировать повышающий как понижение и виза-наоборот.

Однако, как мы видели в первом разделе этой главы, эффективная работа трансформатора требует, чтобы индуктивности отдельных обмоток были спроектированы для определенных рабочих диапазонов напряжения и тока, поэтому, если трансформатор должен использоваться «в обратном направлении», как это, должны использоваться в пределах исходных проектных параметров напряжения и тока для каждой обмотки, чтобы не оказаться неэффективным (или чтобы не повредило чрезмерным напряжением или током!).

Таблички конструкции трансформатора

Трансформаторы

часто конструируются таким образом, что не очевидно, какие провода ведут к первичной обмотке, а какие — к вторичной. В электроэнергетике, чтобы избежать путаницы, в электроэнергетике используется обозначение «H» для обмотки более высокого напряжения (первичная обмотка в понижающем блоке; вторичная обмотка в повышающем) и «X». обозначения низковольтной обмотки. Следовательно, у простого силового трансформатора будут провода с маркировкой «H 1 », «H 2 », «X 1 » и «X 2 ».Обычно это важно для нумерации проводов (H 1 по сравнению с H 2 и т. Д.), Что мы рассмотрим немного позже в этой главе.

Практическое значение повышающих и понижающих трансформаторов

Тот факт, что напряжение и ток «скачкообразно изменяются» в противоположных направлениях (одно вверх, другое вниз), имеет смысл, если вы вспомните, что мощность равна напряжению, умноженному на ток, и поймете, что трансформаторы не могут производить мощность, а только преобразовывать ее. .Любое устройство, которое могло бы выдавать больше энергии, чем потребляло, нарушило бы закон сохранения энергии в физике, а именно, что энергия не может быть создана или уничтожена, а только преобразована. Как и в случае с первым рассмотренным нами примером трансформатора, эффективность передачи энергии от первичной к вторичной стороне устройства очень хорошая.

Практическое значение этого становится более очевидным, когда рассматривается альтернатива: до появления эффективных трансформаторов преобразование уровня напряжения / тока могло быть достигнуто только за счет использования двигателей / генераторных установок.Чертеж моторно-генераторной установки показывает основной принцип работы: (Рисунок ниже)

Рисунок 8.2 Мотор-генератор иллюстрирует основной принцип работы трансформатора.

В такой машине двигатель механически соединен с генератором, который предназначен для выработки требуемых уровней напряжения и тока при скорости вращения двигателя. Хотя и двигатели, и генераторы являются довольно эффективными устройствами, использование обоих таким образом усугубляет их неэффективность, так что общий КПД находится в диапазоне 90% или меньше.Кроме того, поскольку для двигателей / генераторных установок, очевидно, требуются движущиеся части, механический износ и балансировка являются факторами, влияющими как на срок службы, так и на производительность. С другой стороны, трансформаторы способны преобразовывать уровни переменного напряжения и тока с очень высоким КПД без движущихся частей, что делает возможным широкое распространение и использование электроэнергии, которую мы считаем само собой разумеющимся.

Справедливости ради следует отметить, что электродвигатели / генераторные установки не обязательно были заменены трансформаторами для всех приложений .Хотя трансформаторы явно превосходят мотор-генераторные установки для преобразования переменного напряжения и уровня тока, они не могут преобразовывать одну частоту переменного тока в другую или (сами по себе) преобразовывать постоянный ток в переменный или наоборот. Электродвигатели / генераторные установки могут выполнять все эти задачи с относительной простотой, хотя и с уже описанными ограничениями эффективности и механических факторов.

Электродвигатели / генераторные установки также обладают уникальным свойством аккумулирования кинетической энергии: то есть, если подача питания двигателя на мгновение прерывается по какой-либо причине, его угловой момент (инерция этой вращающейся массы) будет поддерживать вращение генератора на короткое время. длительность, таким образом изолируя любые нагрузки, питаемые от генератора, от «сбоев» в основной энергосистеме. 2µA} {I} [/ латекс]

Где,

[латекс] L = \ text {индуктивность катушки Генри} [/ латекс]

[латекс] N = \ text {Количество витков в катушке провода (прямой провод = 1)} [/ латекс]

[латекс] \ mu = \ text {Проницаемость основных материалов (абсолютная, а не относительная)} [/ латекс]

[латекс] A = \ text {Площадь рулона в квадратных метрах} [/ латекс]

[латекс] I = \ text {Среднее значение рулона в метрах} [/ латекс]

Итак, должно быть очевидно, что наши две катушки индуктивности должны иметь отношение витков катушки 10: 1, поскольку 10 в квадрате равно 100.Это похоже на то же соотношение, которое мы обнаружили между первичным и вторичным напряжениями и токами (10: 1), поэтому мы можем, как правило, сказать, что коэффициент трансформации напряжения и тока равен отношению витков обмотки между первичной и вторичной обмотками.

Рисунок 8.3 Пример понижающего трансформатора.

Понижающий трансформатор: (много витков: несколько витков).

Эффект повышения / понижения отношения витков катушки в трансформаторе аналогичен соотношению зубьев шестерни в механических зубчатых передачах, преобразуя значения скорости и крутящего момента во многом таким же образом:

Рисунок 8.4 Редукторная передача снижает крутящий момент, одновременно увеличивая скорость.

Повышающие и понижающие трансформаторы для целей распределения энергии могут быть гигантскими по сравнению с показанными ранее силовыми трансформаторами, причем некоторые блоки имеют высоту дома. На следующей фотографии показан трансформатор подстанции высотой около двенадцати футов:

Рисунок 8.5 Трансформатор подстанции.

Существуют приложения, в которых необходима электрическая изоляция между двумя цепями переменного тока без какого-либо преобразования уровней напряжения или тока.В этих случаях используются трансформаторы под названием изолирующие трансформаторы с коэффициентом трансформации 1: 1. Настольный изолирующий трансформатор показан на рисунке ниже.

Рисунок 8.6 Изолирующий трансформатор изолирует питание от линии питания.

Поскольку трансформаторы в основном являются устройствами переменного тока, нам необходимо знать фазовые соотношения между первичной и вторичной цепями. Мы можем изобразить формы волны для первичной и вторичной цепей и увидеть фазовые соотношения.

Рисунок 8.7 Вторичное напряжение V (3,5) синфазно с первичным напряжением V (2) и понижено в десять раз.

Вторичное напряжение V (3,5) синфазно с первичным напряжением V (2) и понижено в десять раз.

При переходе от первичной, В (2), к вторичной, В (3,5), напряжение снижалось в десять раз, а ток повышался в десять раз. Формы сигналов как тока, так и напряжения являются синфазно при переходе от первичного к вторичному.

Рисунок 8.8 Первичный и вторичный токи синфазны. Вторичный ток увеличивается в десять раз.

Условные обозначения трансформатора

Похоже, что напряжение и ток двух обмоток трансформатора синфазны, по крайней мере, для нашей резистивной нагрузки. Это достаточно просто, но было бы неплохо узнать , каким образом мы должны подключить трансформатор, чтобы обеспечить соблюдение правильного фазового соотношения. В конце концов, трансформатор — это не что иное, как набор индукторов с магнитной связью, а на индукторах обычно нет какой-либо маркировки полярности.Если бы мы посмотрели на трансформатор без маркировки, у нас не было бы возможности узнать, каким образом подключить его к цепи, чтобы получить синфазное (или не синфазное на 180 °) напряжение и ток:

Рисунок 8.9 На практике полярность трансформатора может быть неоднозначной.

Поскольку это практическая проблема, производители трансформаторов разработали своего рода стандарт маркировки полярности для обозначения фазовых соотношений. Он называется условным обозначением точек и представляет собой не что иное, как точку, помещенную рядом с каждой соответствующей ножкой обмотки трансформатора:

Рисунок 8.10 Пара точек указывает полярность.

Обычно трансформатор поставляется с какой-то схематической диаграммой, на которой отмечены выводы проводов для первичной и вторичной обмоток. На схеме будет пара точек, похожая на то, что видно выше. Иногда точки будут опущены, но когда метки «H» и «X» используются для обозначения проводов обмотки трансформатора, предполагается, что нижние индексы обозначают полярность обмоток. Провода «1» (H 1 и X 1 ) показывают, где обычно размещаются точки маркировки полярности.

Подобное расположение этих точек рядом с верхними концами первичной и вторичной обмоток говорит нам о том, что любая мгновенная полярность напряжения, наблюдаемая на первичной обмотке, будет такой же, как и на вторичной обмотке. Другими словами, сдвиг фазы от первичного к вторичному будет равен нулю градусов.

С другой стороны, если точки на каждой обмотке трансформатора не совпадают , а не , фазовый сдвиг будет 180 ° между первичной и вторичной обмотками, например:

Рисунок 8.11 Не в фазе: основной красный — точка, дополнительный черный — точка.

Конечно, условное обозначение точек указывает только на то, какой конец каждой обмотки является каким относительно другой обмотки (ей). Если вы хотите самостоятельно изменить соотношение фаз, все, что вам нужно сделать, это поменять местами соединения обмотки следующим образом:

Рисунок 8.12 В фазе: основной красный — точка, дополнительный красный — точка.

Трансформаторы «повышают» или «понижают» напряжение в соответствии с соотношением витков первичной и вторичной обмоток.

[латекс] \ text {Коэффициент передачи напряжения} = \ frac {N_ {вторичный}} {N_ {первичный}} [/ latex]

[латекс] \ text {Текущий коэффициент передачи} = \ frac {N_ {первичный}} {N_ {вторичный}} [/ latex]

Где,

[латекс] N = \ text {Количество витков в обмотке} [/ латекс]

  • Трансформатор, предназначенный для увеличения напряжения от первичной до вторичной, называется повышающим трансформатором .Трансформатор, предназначенный для понижения напряжения с первичной обмотки на вторичную, называется понижающим трансформатором .
  • Коэффициент трансформации трансформатора будет равен квадратному корню из отношения его первичной индуктивности к вторичной индуктивности (L).

[латекс] \ text {Коэффициент передачи напряжения} = \ sqrt {\ frac {L_ {вторичный}} {L_ {первичный}}} [/ латекс]

  • Имея возможность передавать мощность от одной цепи к другой без использования соединительных проводов между двумя цепями, трансформаторы обеспечивают полезную функцию гальванической развязки .
  • Трансформаторы, предназначенные для обеспечения гальванической развязки без скачков напряжения и тока вверх или вниз, называются изолирующими трансформаторами .
  • Фазовое соотношение напряжения и тока между первичной и вторичной цепями трансформатора прямое: в идеале нулевой сдвиг фазы.
  • Условное обозначение точек — это тип маркировки полярности для обмоток трансформатора, показывающий, какой конец обмотки является каким относительно других обмоток.

Трансформаторы с несколькими вторичными обмотками

Трансформаторы — очень универсальные устройства. Базовая концепция передачи энергии между взаимными индукторами достаточно полезна между одной первичной и одной вторичной обмотками, но трансформаторы не обязательно должны быть сделаны с двумя наборами обмоток. Рассмотрим схему трансформатора:

Рисунок 8.13. Трансформатор с несколькими вторичными обмотками обеспечивает несколько выходных напряжений.

Здесь три катушки индуктивности имеют общий магнитный сердечник, магнитно «связывая» или «связывая» их вместе.Связь между коэффициентами витков обмотки и отношениями напряжений, наблюдаемая с одной парой взаимных индукторов, все еще сохраняется здесь для нескольких пар катушек.

Вполне возможно собрать трансформатор, подобный приведенному выше (одна первичная обмотка, две вторичные обмотки), в котором одна вторичная обмотка является понижающей, а другая — повышающей. Фактически, такая конструкция трансформатора была довольно распространена в цепях питания вакуумных ламп, которые требовались для подачи низкого напряжения на нити ламп (обычно 6 или 12 вольт) и высокого напряжения для пластин ламп (несколько сотен вольт) от источника питания. номинальное первичное напряжение 110 вольт переменного тока.

С таким трансформатором возможны не только напряжения и токи совершенно разных величин, но все цепи электрически изолированы друг от друга.

Рисунок 8.14 Фотография многообмоточного трансформатора с шестью обмотками, первичной и пятью вторичными обмотками.

Трансформатор на рисунке выше предназначен для обеспечения как высокого, так и низкого напряжения, необходимого в электронной системе с использованием электронных ламп. Низкое напряжение требуется для питания нитей вакуумных трубок, в то время как высокое напряжение требуется для создания разности потенциалов между пластиной и катодными элементами каждой трубки.Одного трансформатора с несколькими обмотками достаточно, чтобы обеспечить все необходимые уровни напряжения от одного источника 115 В. Провода для этого трансформатора (их 15!) На фотографии не показаны, они скрыты от глаз.

Если электрическая изоляция между вторичными цепями не имеет большого значения, аналогичный эффект может быть получен путем «постукивания» одной вторичной обмотки в нескольких точках по ее длине, как показано на рисунке ниже.

Рисунок 8.15. Вторичная обмотка с одним ответвлением обеспечивает несколько напряжений.

Многополюсный коммутирующий трансформатор

Ответвитель — это не что иное, как соединение проводов, сделанное в некоторой точке обмотки между концами. Неудивительно, что соотношение витков обмотки / величины напряжения обычного трансформатора сохраняется для всех сегментов обмотки с ответвлениями. Этот факт можно использовать для производства трансформатора с несколькими передаточными числами:

Рисунок 8.16. Вторичная обмотка с ответвлениями, использующая переключатель для выбора одного из многих возможных напряжений.

Переменный трансформатор

Продолжая концепцию отводов обмотки, мы получаем «регулируемый трансформатор», в котором скользящий контакт перемещается по длине открытой вторичной обмотки и может соединяться с ней в любой точке по ее длине.Эффект эквивалентен наличию отвода обмотки на каждом витке обмотки и переключателя с полюсами на каждом положении отвода:

Рисунок 8.17 Скользящий контакт на вторичной обмотке непрерывно изменяет вторичное напряжение.

Одно из применений переменного трансформатора для потребителей — это регуляторы скорости для модельных поездов, особенно поездов 1950-х и 1960-х годов. Эти трансформаторы были по существу понижающими блоками, максимальное напряжение, получаемое от вторичной обмотки, было существенно меньше, чем первичное напряжение от 110 до 120 вольт переменного тока.Контакт с регулируемой разверткой обеспечивает простое средство управления напряжением с небольшими потерями энергии, намного более эффективное, чем управление с помощью переменного резистора!

Подвижно-скользящие контакты слишком непрактичны для использования в крупных промышленных силовых трансформаторах, но многополюсные переключатели и отводы обмотки являются обычным явлением для регулировки напряжения. В энергосистемах необходимо периодически производить регулировку, чтобы приспособиться к изменениям нагрузки в течение месяцев или лет во времени, и эти схемы переключения обеспечивают удобное средство.Как правило, такие «переключатели ответвлений» не предназначены для работы с током полной нагрузки, а должны срабатывать только тогда, когда трансформатор обесточен (отсутствует питание).

Автотрансформатор

Видя, как мы можем отвести любую обмотку трансформатора, чтобы получить эквивалент нескольких обмоток (хотя и с потерей гальванической развязки между ними), имеет смысл полностью отказаться от гальванической развязки и построить трансформатор из одной обмотки. Действительно, это возможно, и получившееся устройство называется автотрансформатором :

. Рисунок 8.18 Этот автотрансформатор повышает напряжение с помощью одинарной ответвленной обмотки, экономя медь и жертвуя изоляцией.

Автотрансформатор, изображенный выше, выполняет функцию повышения напряжения. Понижающий автотрансформатор будет выглядеть примерно так, как показано на рисунке ниже.

Рисунок 8.19. Этот автотрансформатор понижает напряжение с помощью одной обмотки с ответвлениями, экономящей медь. Автотрансформаторы

находят широкое применение в приложениях, требующих небольшого повышения или понижения напряжения на нагрузке. Альтернативой обычному (изолированному) трансформатору было бы либо иметь правильное соотношение первичной / вторичной обмоток, предназначенное для работы, либо использовать понижающую конфигурацию с вторичной обмоткой, подключенной последовательно («повышающий») или последовательно. противодействующая («вздергивающая») мода.Для иллюстрации того, как это будет работать, приведены первичные, вторичные напряжения и напряжения нагрузки.

Конфигурации автотрансформатора

Во-первых, «повышающая» конфигурация. На рисунке ниже полярность вторичной катушки ориентирована так, что ее напряжение напрямую складывается с первичным напряжением.

Рисунок 8.20. Обычный трансформатор, подключенный как автотрансформатор для повышения сетевого напряжения.

Далее, «раскладывающаяся» конфигурация. На рисунке ниже полярность вторичной катушки ориентирована так, что ее напряжение напрямую вычитается из первичного напряжения:

Рисунок 8.21 Обычный трансформатор, подключенный как автотрансформатор для понижения напряжения в сети.

Основным преимуществом автотрансформатора является то, что такая же функция повышения или понижения достигается только с одной обмоткой, что делает его более дешевым и легким в производстве, чем обычный (изолирующий) трансформатор, имеющий как первичную, так и вторичную обмотки.

Автотрансформатор с вариатором

Как и у обычных трансформаторов, обмотки автотрансформатора могут иметь ответвления для изменения передаточного числа.Кроме того, их можно сделать бесступенчато регулируемыми с помощью скользящего контакта, чтобы постучать по обмотке в любой точке по ее длине. Последняя конфигурация достаточно популярна, чтобы заслужить собственное имя: Variac . (рисунок ниже)

Рис. 8.22. Вариак — это автотрансформатор со скользящим ответвлением.

Маленькие вариаторы для настольного использования — это популярное оборудование для экспериментаторов в области электроники, поскольку они могут понижать (а иногда и повышать) напряжение переменного тока в домашних условиях с широким и точным диапазоном регулировки простым поворотом ручки.

  • Трансформаторы могут быть оснащены более чем одной парой первичной и одной вторичной обмоток. Это позволяет использовать несколько коэффициентов повышения и / или понижения в одном устройстве.
  • Обмотки трансформатора также могут иметь «ответвления»: то есть пересекаться во многих точках для разделения одной обмотки на секции.
  • Переменные трансформаторы могут быть изготовлены с помощью подвижного плеча, который перемещается по длине обмотки, контактируя с обмоткой в ​​любой точке по ее длине.Обмотка, конечно же, должна быть оголенной (без изоляции) в области движения плеча.
  • Автотрансформатор — это одинарная катушка индуктивности с ответвлениями, используемая для повышения или понижения напряжения, как трансформатор, за исключением гальванической развязки.
  • A Variac — регулируемый автотрансформатор.

Поскольку трехфазные сети так часто используются в системах распределения электроэнергии, вполне логично, что нам понадобятся трехфазные трансформаторы, чтобы иметь возможность повышать или понижать напряжение.Это верно лишь отчасти, поскольку обычные однофазные трансформаторы могут быть объединены вместе для преобразования мощности между двумя трехфазными системами в различных конфигурациях, устраняя необходимость в специальном трехфазном трансформаторе. Однако для этих задач созданы специальные трехфазные трансформаторы, которые могут работать с меньшими требованиями к материалам, меньшими размерами и меньшим весом, чем их модульные аналоги.

Обмотки и соединения трехфазного трансформатора

Трехфазный трансформатор состоит из трех наборов первичной и вторичной обмоток, каждый набор намотан на одну ногу узла железного сердечника.По сути, это выглядит как три однофазных трансформатора, совместно использующих объединенный сердечник, как на рисунке ниже.

Рисунок 8.23 ​​Сердечник трехфазного трансформатора имеет три набора обмоток.

Эти наборы первичной и вторичной обмоток будут соединены в конфигурации Δ или Y, чтобы сформировать единый блок. Различные комбинации способов, которыми эти обмотки могут быть соединены вместе, будут в центре внимания этого раздела.

Независимо от того, используются ли комплекты обмоток с общим сердечником или каждая пара обмоток представляет собой отдельный трансформатор, варианты соединения обмоток одинаковы:

Первичная — Вторичная

  • Y — Y
  • Y — Δ
  • Δ — Y
  • Δ — Δ

Причины выбора конфигурации Y или Δ для соединений обмоток трансформатора те же, что и для любого другого трехфазного приложения: соединения Y обеспечивают возможность нескольких напряжений, в то время как соединения Δ имеют более высокий уровень надежности (если одна обмотка выходит из строя в открытом состоянии, два других могут поддерживать полное линейное напряжение нагрузки).

Вероятно, наиболее важным аспектом соединения трех наборов первичной и вторичной обмоток вместе для формирования трехфазного блока трансформаторов является уделение внимания правильному фазированию обмоток (точки, используемые для обозначения «полярности» обмоток). Помните правильное соотношение фаз между фазными обмотками Δ и Y: (рисунок ниже)

Рисунок 8.24 (Y) Центральная точка «Y» должна связывать либо все «-», либо все «+» точки намотки вместе. (Δ) Полярности обмоток должны складываться вместе (от + до -).

Правильная синхронизация фаз, когда обмотки не показаны в стандартной конфигурации Y или Δ, может быть непростой задачей. Позвольте мне проиллюстрировать это, начиная с рисунка ниже.

Рисунок 8.23. Входы A1, A2, A3 могут быть подключены к «Δ» или «Y», как и выходы B1, B2, B3.

Разводка фаз для трансформатора «Y-Y»

Три отдельных трансформатора должны быть соединены вместе для преобразования энергии из одной трехфазной системы в другую. Сначала я покажу электрические соединения для конфигурации Y-Y:

Рисунок 8.25 Разводка фаз для трансформатора «Y-Y».

Обратите внимание на рисунок выше, как все концы обмотки, отмеченные точками, подключены к своим соответствующим фазам A, B и C, в то время как концы без точек соединены вместе, образуя центры каждой буквы «Y». Соединение первичной и вторичной обмоток по схеме «Y» позволяет использовать нейтральные проводники (N 1 и N 2 ) в каждой энергосистеме.

Разводка фаз для трансформатора «Y-Δ»

Теперь посмотрим на конфигурацию Y-Δ:

Рисунок 8.26 Подключение фаз для трансформатора «Y-Δ».

Обратите внимание на то, как вторичные обмотки (нижний набор, рисунок выше) соединены в цепочку, сторона с точкой одной обмотки соединена со стороной без точки следующей, образуя петлю Δ. В каждой точке соединения между парами обмоток выполняется подключение к линии второй энергосистемы (A, B и C).

Фазовая проводка для трансформатора «Δ-Y»

Теперь давайте рассмотрим систему Δ-Y на рисунке ниже.

Рисунок 8.27. Подключение фаз для трансформатора «Δ-Y».

Такая конфигурация (рисунок выше) позволит обеспечить несколько напряжений (между фазой или между фазой и нейтралью) во второй энергосистеме от исходной энергосистемы, не имеющей нейтрали.

Подключение фаз для трансформатора «Δ-Δ»

И, наконец, перейдем к конфигурации Δ-Δ:

Рисунок 8.28. Схема подключения фаз для трансформатора «Δ-Δ».

Когда нет необходимости в нейтральном проводе во вторичной энергосистеме, предпочтительны схемы подключения Δ-Δ (рисунок выше) из-за присущей надежности конфигурации Δ.

Фазовая проводка для трансформатора «V» или «открытый Δ»

Учитывая, что Δ-конфигурация может удовлетворительно работать без одной обмотки, некоторые разработчики энергосистем предпочитают создавать батарею трехфазных трансформаторов только с двумя трансформаторами, представляя конфигурацию Δ-Δ с отсутствующей обмоткой как на первичной, так и на вторичной стороне:

Рисунок 8.29 «В» или «разомкнутый Δ» обеспечивает мощность 2 φ только с двумя трансформаторами.

Эта конфигурация называется «V» или «Open-Δ». Конечно, каждый из двух трансформаторов должен быть большего размера, чтобы выдерживать такое же количество мощности, как три в стандартной Δ-конфигурации, но общие размеры, вес и стоимость часто того стоят.Однако следует иметь в виду, что при отсутствии одного набора обмоток в форме Δ эта система больше не обеспечивает отказоустойчивость нормальной системы Δ-Δ. Если один из двух трансформаторов выйдет из строя, это определенно повлияет на напряжение и ток нагрузки.

Пример из реальной жизни

На следующей фотографии (рисунок ниже) показан блок повышающих трансформаторов на плотине гидроэлектростанции Гранд-Кули в штате Вашингтон. С этой точки зрения можно увидеть несколько трансформаторов (зеленого цвета), которые сгруппированы по три: по три трансформатора на гидроэлектрический генератор, соединенные вместе проводом в той или иной форме трехфазной конфигурации.

На фотографии не показаны соединения первичной обмотки, но кажется, что вторичные обмотки соединены по Y-образной схеме, так как из каждого трансформатора выступает только один большой высоковольтный изолятор. Это говорит о том, что другая сторона вторичной обмотки каждого трансформатора имеет потенциал земли или близок к нему, что может быть верно только в системе Y. В здании слева находится электростанция, в которой размещены генераторы и турбины. Справа наклонная бетонная стена — нижняя поверхность плотины:

Рисунок 8.Плотина гидроэлектростанции Гранд-Кули, 30

Мощность

Как уже отмечалось, трансформаторы должны быть хорошо спроектированы, чтобы обеспечить приемлемую связь по мощности, точное регулирование напряжения и низкие искажения тока возбуждения. Кроме того, трансформаторы должны быть спроектированы так, чтобы без проблем передавать ожидаемые значения тока первичной и вторичной обмоток. Это означает, что проводники обмотки должны быть изготовлены из проволоки соответствующего калибра, чтобы избежать проблем с нагревом.

Идеальный трансформатор

Идеальный трансформатор должен иметь идеальную связь (без индуктивности рассеяния), идеальное регулирование напряжения, идеально синусоидальный ток возбуждения, отсутствие гистерезиса или потерь на вихревые токи и достаточно толстый провод, чтобы выдерживать любой ток.К сожалению, для достижения этих проектных целей идеальный трансформатор должен быть бесконечно большим и тяжелым. Таким образом, при разработке практического трансформатора необходимо идти на компромиссы.

Кроме того, изоляция проводов обмотки является проблемой там, где встречаются высокие напряжения, как это часто бывает в повышающих и понижающих распределительных трансформаторах. Обмотки должны быть не только хорошо изолированы от стального сердечника, но и каждая обмотка должна быть достаточно изолирована от другой, чтобы поддерживать электрическую изоляцию между обмотками.

Номинальные характеристики трансформатора

С учетом этих ограничений трансформаторы рассчитаны на определенные уровни напряжения и тока первичной и вторичной обмоток, хотя номинальный ток обычно выводится из номинального значения вольт-ампер (ВА), присвоенного трансформатору. Например, возьмите понижающий трансформатор с номинальным напряжением первичной обмотки 120 В, номинальным напряжением вторичной обмотки 48 В и номинальной мощностью 1 кВА (1000 ВА) в ВА. Максимальные токи обмотки можно определить как таковые: кВА (1000 ВА).Максимальные токи обмоток можно определить как таковые:

[латекс] \ text {Максимальный ток обмотки} [/ латекс]

[латекс] \ tag {8.1} I_ {Max} = \ frac {S} {E} [/ latex]

Иногда обмотки имеют номинальный ток в амперах, но это обычно наблюдается на небольших трансформаторах. Большие трансформаторы почти всегда имеют номинальное напряжение на обмотке и

ВА или кВА.

Потери энергии

Трансформаторы передают мощность с минимальными потерями.Как было сказано ранее, КПД современных силовых трансформаторов обычно превышает 95%. Однако хорошо знать, куда уходит часть этой утраченной силы и что вызывает ее потерю.

Конечно, возможны потери мощности из-за сопротивления обмоток проводов. Если не используются сверхпроводящие провода, всегда будет рассеиваться мощность в виде тепла через сопротивление проводников с током. Поскольку для трансформаторов требуются провода такой большой длины, эти потери могут быть существенным фактором.Увеличение диаметра обмоточного провода — один из способов минимизировать эти потери, но только при значительном увеличении стоимости, размера и веса.

Вихретоковые потери

Помимо резистивных потерь, большая часть потерь мощности трансформатора происходит из-за магнитных эффектов в сердечнике. Возможно, наиболее значительным из этих «потерь в сердечнике» являются потери на вихревые токи , которые представляют собой рассеивание резистивной мощности из-за прохождения индуцированных токов через железо сердечника. Поскольку железо является проводником электричества, а также отличным «проводником» магнитного потока, в железе будут индуцироваться токи так же, как есть токи, индуцированные во вторичных обмотках из переменного магнитного поля.Эти индуцированные токи — как описано в пункте закона Фарадея о перпендикулярности — стремятся проходить через поперечное сечение сердечника перпендикулярно виткам первичной обмотки. Их круговое движение дало им необычное название: как водовороты в потоке воды, которые циркулируют, а не движутся по прямым линиям.

Железо является хорошим проводником электричества, но не так хорошо, как медь или алюминий, из которых обычно изготавливаются проволочные обмотки. Следовательно, эти «вихревые токи» должны преодолевать значительное электрическое сопротивление, поскольку они циркулируют по сердечнику.Преодолевая сопротивление утюга, они рассеивают энергию в виде тепла. Следовательно, у нас есть источник неэффективности трансформатора, который трудно устранить.

Индукционный нагрев

Это явление настолько ярко выражено, что его часто используют как средство нагрева черных (железосодержащих) материалов. На фотографии ниже показан блок «индукционного нагрева», повышающий температуру большого участка трубы. Петли провода, покрытые высокотемпературной изоляцией, опоясывают окружность трубы, вызывая вихревые токи внутри стенки трубы за счет электромагнитной индукции.Чтобы максимизировать эффект вихревых токов, используется высокочастотный переменный ток, а не частота линии электропередачи (60 Гц). Блоки в правой части изображения вырабатывают высокочастотный переменный ток и регулируют величину тока в проводах, чтобы стабилизировать температуру трубы на заранее определенном «заданном уровне».

Рисунок 8.31 Индукционный нагрев: Первичная изолированная обмотка наводит ток во вторичную железную трубу с потерями.

Снижение вихревых токов

Основная стратегия смягчения этих расточительных вихревых токов в сердечниках трансформаторов состоит в том, чтобы сформировать железный сердечник в виде листов, каждый из которых покрыт изолирующим лаком, чтобы сердечник был разделен на тонкие пластинки.В результате ширина сердечника очень мала для циркуляции вихревых токов:

Рисунок 8.32 Разделение стального сердечника на тонкие изолированные пластинки сводит к минимуму потери на вихревые токи.

Ламинированные сердечники , подобные показанному здесь, входят в стандартную комплектацию почти всех низкочастотных трансформаторов. Напомним, что на фотографии трансформатора, разрезанного пополам, железный сердечник состоял из множества тонких листов, а не из одной цельной детали. Потери на вихревые токи увеличиваются с увеличением частоты, поэтому трансформаторы, предназначенные для работы от высокочастотной энергии (например, 400 Гц, используемой во многих военных и авиационных приложениях), должны использовать более тонкие пластины, чтобы снизить потери до приемлемого минимума.Это имеет нежелательный эффект увеличения стоимости изготовления трансформатора.

Другой аналогичный метод минимизации потерь на вихревые токи, который лучше подходит для высокочастотных приложений, — это изготовление сердечника из железного порошка, а не из тонких листов железа. Подобно ламинированным листам, эти гранулы железа по отдельности покрыты электроизоляционным материалом, который делает сердечник непроводящим, за исключением ширины каждой гранулы. Сердечники из порошкового железа часто используются в трансформаторах, работающих с радиочастотными токами.

Магнитный гистерезис

Еще одна «потеря в сердечнике» связана с магнитным гистерезисом . Все ферромагнитные материалы имеют тенденцию сохранять некоторую степень намагниченности после воздействия внешнего магнитного поля. Эта тенденция оставаться намагниченным называется «гистерезисом», и требуются определенные затраты энергии, чтобы преодолеть это противодействие, изменяющееся каждый раз, когда магнитное поле, создаваемое первичной обмоткой, меняет полярность (дважды за цикл переменного тока).

Этот тип потерь может быть уменьшен за счет правильного выбора материала сердечника (выбор сплава сердечника с низким гистерезисом, о чем свидетельствует «тонкая» гистерезисная кривая B / H) и проектирования сердечника с минимальной магнитной индукцией (большая площадь поперечного сечения ).

Скин-эффект на высоких частотах

Потери энергии в трансформаторе увеличиваются с увеличением частоты. Скин-эффект внутри проводников обмотки уменьшает доступную площадь поперечного сечения для потока электрического заряда, тем самым увеличивая эффективное сопротивление при повышении частоты и создавая больше мощности, теряемой из-за резистивной диссипации. Потери в магнитном сердечнике также увеличиваются из-за более высоких частот, вихревых токов и эффектов гистерезиса. По этой причине трансформаторы значительных размеров предназначены для эффективной работы в ограниченном диапазоне частот.

В большинстве систем распределения электроэнергии, где частота сети очень стабильна, можно подумать, что чрезмерная частота никогда не будет проблемой. К сожалению, это происходит в виде гармоник, создаваемых нелинейными нагрузками.

Как мы видели в предыдущих главах, несинусоидальные сигналы эквивалентны аддитивным сериям множества синусоидальных сигналов с разными амплитудами и частотами. В энергосистемах эти другие частоты являются целыми числами, кратными основной (линейной) частоте, что означает, что они всегда будут выше, а не ниже проектной частоты трансформатора.В значительной степени они могут вызвать серьезный перегрев трансформатора. Силовые трансформаторы могут быть спроектированы для обработки определенных уровней гармоник энергосистемы, и эта способность иногда обозначается рейтингом «K-фактор».

Паразитная емкость и индуктивность

Помимо номинальной мощности и потерь мощности, трансформаторы часто имеют другие нежелательные ограничения, о которых следует знать разработчикам схем. Как и их более простые аналоги — индукторы — трансформаторы обладают емкостью из-за изоляционного диэлектрика между проводниками: от обмотки к обмотке, от витка к витку (в одной обмотке) и от обмотки к сердечнику.

Частота резонанса трансформатора

Обычно эта емкость не имеет значения в силовых приложениях, но приложения с малым сигналом (особенно высокочастотные) могут плохо переносить эту причуду. Кроме того, эффект наличия емкости вместе с расчетной индуктивностью обмоток дает трансформаторам способность резонировать с на определенной частоте, что определенно является проблемой проектирования в приложениях для передачи сигналов, где приложенная частота может достигать этой точки (обычно резонансная частота мощности трансформатор находится далеко за пределами частоты переменного тока, для которой он был разработан).

Удерживание флюса

Сдерживание потока (обеспечение того, чтобы магнитный поток трансформатора не ускользнул, чтобы создать помехи другому устройству, и убедиться, что магнитный поток других устройств экранирован от сердечника трансформатора) — еще одна проблема, которую разделяют как индукторы, так и трансформаторы.

Индуктивность утечки

Тесно связана с проблемой сдерживания флюса индуктивность рассеяния. Поскольку индуктивность рассеяния эквивалентна индуктивности, последовательно соединенной с обмоткой трансформатора, она проявляется как последовательное сопротивление с нагрузкой.Таким образом, чем больше ток потребляет нагрузка, тем меньше напряжения на выводах вторичной обмотки. Обычно при проектировании трансформатора требуется хорошее регулирование напряжения, но существуют и исключительные области применения. Как указывалось ранее, для схем разрядного освещения требуется повышающий трансформатор с «слабым» (плохим) регулированием напряжения для обеспечения пониженного напряжения после возникновения дуги в лампе. Один из способов выполнить этот критерий проектирования — спроектировать трансформатор с путями рассеяния магнитного потока в обход вторичной (ых) обмотки (ов).Результирующий поток рассеяния будет создавать индуктивность рассеяния, которая, в свою очередь, приведет к плохому регулированию, необходимому для разрядного освещения.

Насыщенность ядра

Трансформаторы

также ограничены в своей работе из-за ограничений магнитного потока сердечника. Для трансформаторов с ферромагнитным сердечником необходимо учитывать пределы насыщения сердечника. Помните, что ферромагнитные материалы не могут поддерживать бесконечную плотность магнитного потока: они имеют тенденцию «насыщаться» на определенном уровне (продиктованном материалом и размерами сердечника), а это означает, что дальнейшее увеличение силы магнитного поля (ммс) не приводит к пропорциональному увеличению магнитного поля. поток поля (Φ).

Когда первичная обмотка трансформатора перегружается из-за чрезмерного приложенного напряжения, магнитный поток сердечника может достигать уровней насыщения в пиковые моменты цикла синусоидальной волны переменного тока. Если это произойдет, напряжение, индуцированное во вторичной обмотке, больше не будет соответствовать форме волны, как напряжение, питающее первичную катушку. Другими словами, перегруженный трансформатор будет искажать форму волны от первичной до вторичной обмоток, создавая гармоники на выходе вторичной обмотки. Как мы обсуждали ранее, содержание гармоник в энергосистемах переменного тока обычно вызывает проблемы.

Пиковые трансформаторы

Специальные трансформаторы, известные как обостряющие трансформаторы , используют этот принцип для создания коротких импульсов напряжения вблизи пиков формы волны напряжения источника. Ядро рассчитано на быстрое и резкое насыщение при уровнях напряжения значительно ниже пикового. Это приводит к сильно обрезанной форме волны синусоидального потока и импульсы вторичного напряжения только при изменении потока (ниже уровней насыщения):

Рис. 8.33. Осциллограммы напряжения и магнитного потока для пикового трансформатора.

Работа на частотах ниже нормы

Другой причиной ненормального насыщения сердечника трансформатора является работа на частотах ниже нормы. Например, если силовой трансформатор, предназначенный для работы на частоте 60 Гц, вынужден работать на частоте 50 Гц, поток должен достигать более высоких пиковых уровней, чем раньше, чтобы создать такое же противоположное напряжение, необходимое для балансировки с напряжением источника. Это верно, даже если напряжение источника такое же, как и раньше.

Рисунок 8.34. Магнитный поток выше в сердечнике трансформатора, работающем на 50 Гц, по сравнению с 60 Гц для того же напряжения.

Поскольку мгновенное напряжение обмотки пропорционально скорости изменения мгновенного магнитного потока в трансформаторе, форма волны напряжения, достигающая того же пикового значения, но требующая большего количества времени для завершения каждого полупериода, требует, чтобы магнитный поток поддерживал та же скорость изменения, что и раньше, но на более длительные периоды времени. Таким образом, если поток должен расти с той же скоростью, что и раньше, но в течение более длительных периодов времени, он поднимется до более высокого пикового значения.

С математической точки зрения, это еще один пример исчисления в действии.Поскольку напряжение пропорционально скорости изменения потока, мы говорим, что форма волны напряжения — это производная формы волны потока, «производная» — это операция вычисления, определяющая одну математическую функцию (форму волны) в терминах скорости замены другого. Однако, если мы возьмем противоположную точку зрения и свяжем исходную форму волны с ее производной, мы можем назвать исходную форму волны интегралом и производной формы волны. В этом случае форма волны напряжения является производной формы волны магнитного потока, а форма волны магнитного потока является интегралом формы волны напряжения.

Интеграл любой математической функции пропорционален площади, накопленной под кривой этой функции. Поскольку каждый полупериод сигнала 50 Гц накапливает большую площадь между ним и нулевой линией графика, чем будет форма сигнала 60 Гц — а мы знаем, что магнитный поток является интегралом напряжения, — поток будет достигать более высоких значений в рисунок ниже.

Рис. 8.35. Изменение потока с той же скоростью возрастает до более высокого уровня при 50 Гц, чем при 60 Гц.

Еще одна причина насыщения трансформатора — наличие постоянного тока в первичной обмотке.Любая величина постоянного напряжения, падающего на первичную обмотку трансформатора, вызовет дополнительный магнитный поток в сердечнике. Это дополнительное «смещение» или «смещение» потока будет подталкивать форму волны переменного магнитного потока ближе к насыщению в одном полупериоде, чем в другом.

Рис. 8.36. Постоянный ток в первичной обмотке смещает пики формы сигнала в сторону верхнего предела насыщения.

Для большинства трансформаторов насыщение сердечника является очень нежелательным эффектом, и его можно избежать за счет хорошей конструкции: спроектировав обмотки и сердечник таким образом, чтобы плотности магнитного потока оставались значительно ниже уровней насыщения.Это гарантирует, что соотношение между mmf и Φ будет более линейным на протяжении всего цикла потока, что хорошо, поскольку способствует меньшим искажениям в форме волны тока намагничивания. Кроме того, проектирование сердечника для низких плотностей магнитного потока обеспечивает безопасный запас между нормальными пиками магнитного потока и пределами насыщения сердечника, чтобы приспособиться к случайным, ненормальным условиям, таким как изменение частоты и смещение постоянного тока.

Пусковой ток

Когда трансформатор первоначально подключен к источнику переменного напряжения, может возникнуть значительный скачок тока через первичную обмотку, называемый пусковым током .Это аналогично пусковому току, наблюдаемому у электродвигателя, который запускается при внезапном подключении к источнику питания, хотя бросок тока трансформатора вызван другим явлением.

Мы знаем, что скорость изменения мгновенного потока в сердечнике трансформатора пропорциональна мгновенному падению напряжения на первичной обмотке. Или, как указывалось ранее, форма волны напряжения является производной формы волны магнитного потока, а форма волны магнитного потока является интегралом формы волны напряжения.В непрерывно работающем трансформаторе эти две формы сигнала сдвинуты по фазе на 90 °. Поскольку поток (Φ) пропорционален магнитодвижущей силе (mmf) в сердечнике, а mmf пропорционален току обмотки, форма волны тока будет синфазной с формой волны магнитного потока, и оба будут отстать от формы волны напряжения на 90 °:

Рисунок 8.37. Непрерывный установившийся режим: магнитный поток, как и ток, отстает от приложенного напряжения на 90 °.

Предположим, что первичная обмотка трансформатора внезапно подключается к источнику переменного напряжения в точный момент времени, когда мгновенное напряжение достигает своего положительного пикового значения.Чтобы трансформатор создавал противоположное падение напряжения, чтобы уравновеситься с этим приложенным напряжением источника, должен создаваться магнитный поток быстро возрастающей величины. В результате ток в обмотке увеличивается быстро, но на самом деле не быстрее, чем при нормальных условиях:

Рисунок 8.38. Подключение трансформатора к сети при пиковом напряжении переменного тока: поток быстро увеличивается от нуля, как и в установившемся режиме.

И магнитный поток сердечника, и ток катушки начинаются с нуля и достигают тех же пиковых значений, которые наблюдаются при непрерывной работе.Таким образом, в этом сценарии нет «всплеска», «броска» или тока.

В качестве альтернативы, давайте рассмотрим, что произойдет, если подключение трансформатора к источнику переменного напряжения произойдет в точный момент времени, когда мгновенное напряжение равно нулю. Во время непрерывной работы (когда трансформатор был запитан в течение некоторого времени), это момент времени, когда и магнитный поток, и ток обмотки достигают своих отрицательных пиков, испытывая нулевую скорость изменения (dΦ / dt = 0 и di / dt = 0). По мере того, как напряжение достигает своего положительного пика, формы волны магнитного потока и тока нарастают до своих максимальных положительных скоростей изменения и повышаются до своих положительных пиков по мере того, как напряжение опускается до нулевого уровня:

Рисунок 8.39 Запуск при e = 0 В — это не то же самое, что непрерывный запуск на рисунке выше. Эти ожидаемые формы сигналов неверны — Φ и i должны начинаться с нуля.

Однако существует значительная разница между работой в непрерывном режиме и условием внезапного пуска, предполагаемым в этом сценарии: во время непрерывной работы уровни магнитного потока и тока были на своих отрицательных пиках, когда напряжение было в нулевых точках; Однако в трансформаторе, который простаивает, и магнитный поток, и ток обмотки должны начинаться с ноль .

Когда магнитный поток увеличивается в ответ на повышение напряжения, он будет увеличиваться от нуля вверх, а не от ранее отрицательного (намагниченного) состояния, как это обычно бывает в трансформаторе, который какое-то время находится под напряжением. Таким образом, в трансформаторе, который только что «запускается», магнитный поток будет примерно в два раза превышать нормальную пиковую величину, поскольку он «интегрирует» область под первым полупериодом формы волны напряжения:

Рис. 8.40. Начиная с e = 0 В, Φ начинается с начального состояния Φ = 0, увеличиваясь в два раза по сравнению с нормальным значением, если предположить, что это не насыщает сердечник.

Начиная с e = 0 В, Φ начинается с начального состояния Φ = 0, увеличиваясь в два раза по сравнению с нормальным значением, если предположить, что это не насыщает сердечник.

В идеальном трансформаторе ток намагничивания также увеличился бы примерно в два раза по сравнению с нормальным пиковым значением, генерируя необходимый mmf для создания этого потока, превышающего нормальный. Однако большинство трансформаторов не спроектированы с достаточным запасом между нормальными пиками магнитного потока и пределами насыщения, чтобы избежать насыщения в таких условиях, и поэтому сердечник почти наверняка будет насыщаться в течение этого первого полупериода напряжения.Во время насыщения для генерации магнитного потока необходимо непропорционально большое количество ммс. Это означает, что ток обмотки, который создает МДС, вызывающую магнитный поток в сердечнике, непропорционально возрастет до значения , легко превышающего , вдвое превышающего его нормальный пик:

Рисунок 8.41 Начиная с e = 0 В, ток также увеличивается в два раза по сравнению с нормальным значением для ненасыщенного сердечника или значительно выше в случае (рассчитанном на) насыщение.

Это механизм, вызывающий пусковой ток в первичной обмотке трансформатора при подключении к источнику переменного напряжения.Как видите, величина пускового тока сильно зависит от точного времени, когда электрическое подключение к источнику выполнено. Если трансформатор имеет некоторый остаточный магнетизм в его сердечнике в момент подключения к источнику, бросок тока может быть еще более серьезным. Из-за этого устройства максимальной токовой защиты трансформатора обычно относятся к «медленнодействующим», чтобы выдерживать такие скачки тока без размыкания цепи.

Тепло и шум

Помимо нежелательных электрических эффектов, трансформаторы могут также проявлять нежелательные физические эффекты, наиболее заметными из которых являются выделение тепла и шума.Шум — это в первую очередь неприятный эффект, но нагрев — потенциально серьезная проблема, поскольку изоляция обмотки будет повреждена, если будет допущен перегрев. Нагрев можно свести к минимуму за счет хорошей конструкции, гарантирующей, что сердечник не приближается к уровням насыщения, что вихревые токи сведены к минимуму, и что обмотки не будут перегружены или работают слишком близко к максимальной допустимой нагрузке.

Силовые трансформаторы большой мощности имеют сердечник и обмотки, погруженные в масляную ванну для передачи тепла и глушения шума, а также для вытеснения влаги, которая в противном случае может нарушить целостность изоляции обмотки.Теплоотводящие «радиаторные» трубки на внешней стороне корпуса трансформатора обеспечивают конвективный путь потока масла для передачи тепла от сердечника трансформатора к окружающему воздуху:

Рисунок 8.42. Большие силовые трансформаторы погружены в теплоизолирующее масло.

Безмасляные или «сухие» трансформаторы часто оцениваются с точки зрения максимального «повышения» рабочей температуры (превышения температуры окружающей среды) в соответствии с системой буквенных классов: A, B, F или H. Эти буквенные коды: расположены в порядке от наименьшей термостойкости к высшей:

  • Класс A: Повышение температуры обмотки не более чем на 55 ° Цельсия при температуре окружающего воздуха 40 ° Цельсия (максимальной).
  • Класс B: Повышение температуры обмотки не более чем на 80 ° C при температуре окружающего воздуха 40 ° C (макс.).
  • Класс F: Повышение температуры обмотки не более чем на 115 ° Цельсия при температуре окружающего воздуха 40 ° Цельсия (максимальной).
  • Класс H: Повышение температуры обмотки не более чем на 150 ° C при температуре окружающего воздуха 40 ° C (максимум).

Слышимый шум — это эффект, в основном возникающий из явления магнитострикции : небольшое изменение длины ферромагнитного объекта при намагничивании.Знакомый «гул», слышимый вокруг больших силовых трансформаторов, — это звук расширения и сжатия железного сердечника с частотой 120 Гц (в два раза выше частоты системы, которая в США составляет 60 Гц) — один цикл сжатия и расширения сердечника для каждого пика напряжения. форма волны магнитного потока плюс шум, создаваемый механическими силами между первичной и вторичной обмотками. Опять же, поддержание низких уровней магнитного потока в сердечнике является ключом к минимизации этого эффекта, что объясняет, почему феррорезонансные трансформаторы, которые должны работать в режиме насыщения для большей части формы волны тока, работают как в горячем состоянии, так и с шумом.

Потери из-за наматывающих магнитных сил

Еще одно шумовое явление в силовых трансформаторах — это физическая сила реакции между первичной и вторичной обмотками при большой нагрузке. Если вторичная обмотка разомкнута, через нее не будет тока и, следовательно, не будет создаваемой ею магнитодвижущей силы (ммс). Однако, когда вторичная обмотка «загружена» (в настоящее время подается на нагрузку), обмотка генерирует МДС, которой противодействует «отраженная» МДС в первичной обмотке, чтобы предотвратить изменение уровней магнитного потока сердечника.Эти противоположные МДС, возникающие между первичной и вторичной обмотками в результате вторичного (нагрузочного) тока, создают физическую силу отталкивания между обмотками, которая заставляет их вибрировать. Конструкторы трансформаторов должны учитывать эти физические силы при конструкции катушек обмотки, чтобы обеспечить адекватную механическую опору для выдерживания напряжений. Однако в условиях большой нагрузки (большого тока) эти напряжения могут быть достаточно большими, чтобы вызвать слышимый шум, исходящий от трансформатора.

  • Силовые трансформаторы ограничены по мощности, которую они могут передавать от первичной обмотки (обмоток) ко вторичной. Большие блоки обычно имеют номинальные значения в ВА (вольт-амперы) или кВА (киловольт-амперы).
  • Сопротивление в обмотках трансформатора снижает эффективность, так как ток рассеивает тепло, тратя энергию.
  • Магнитные эффекты в железном сердечнике трансформатора также способствуют снижению эффективности. Среди эффектов — вихревые токи (циркулирующие индукционные токи в железном сердечнике) и гистерезис (потеря мощности из-за преодоления тенденции железа к намагничиванию в определенном направлении).
  • Повышенная частота приводит к увеличению потерь мощности в силовом трансформаторе. Присутствие гармоник в энергосистеме является источником частот, значительно превышающих нормальные, что может вызвать перегрев больших трансформаторов.
  • И трансформаторы, и катушки индуктивности обладают определенной неизбежной емкостью из-за изоляции проводов (диэлектрика), отделяющей витки обмотки от стального сердечника и друг от друга. Эта емкость может быть достаточно значительной, чтобы дать трансформатору естественную резонансную частоту , что может быть проблематичным в сигнальных приложениях.
  • Индуктивность утечки вызвана тем, что магнитный поток не на 100% связан между обмотками трансформатора. Любой поток, не связанный с , передающий энергию от одной обмотки к другой, будет накапливать и выделять энергию, как работает (само) индуктивность. Индуктивность утечки имеет тенденцию ухудшать регулировку напряжения трансформатора (вторичное напряжение «проседает» больше при заданной величине тока нагрузки).
  • Магнитное насыщение сердечника трансформатора может быть вызвано чрезмерным первичным напряжением, работой на слишком низкой частоте и / или наличием постоянного тока в любой из обмоток.Насыщение можно минимизировать или избежать с помощью консервативной конструкции, которая обеспечивает достаточный запас прочности между пиковыми значениями плотности магнитного потока и пределами насыщения сердечника.
  • Трансформаторы часто испытывают значительные пусковые токи при первоначальном подключении к источнику переменного напряжения. Пусковой ток является наиболее значительным, когда подключение к источнику переменного тока выполняется в момент, когда мгновенное напряжение источника равно нулю.
  • Шум — обычное явление, проявляемое трансформаторами, особенно силовыми трансформаторами, и в первую очередь вызвано магнитострикцией сердечника.Физические силы, вызывающие вибрацию обмотки, также могут создавать шум в условиях большой (сильноточной) нагрузки вторичной обмотки.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *