Elektro, zařízení a princip činnosti proudových transformátorů

Pro měření veličin s velkými hodnotami se používají proudové transformátory. Za tímto účelem je primární vinutí zařízení zapojeno sériově do obvodu se střídavým proudem, jehož hodnotu je nutné měřit. Sekundární vinutí je připojeno k měřicím přístrojům. Mezi proudy v primárním a sekundárním vinutí existuje určitý poměr. Všechny transformátory tohoto typu jsou vysoce přesné. Jejich konstrukce zahrnuje dvě nebo více sekundárních vinutí, ke kterým jsou připojena ochranná zařízení, měřicí přístroje a měřicí zařízení.

Co je proudový transformátor?

Proudové transformátory zahrnují zařízení, ve kterých je sekundární proud použitý pro měření úměrný primárnímu proudu přicházejícímu z elektrické sítě.

Primární vinutí je připojeno k obvodu v sérii s proudovým vodičem. Sekundární vinutí je připojeno k libovolné zátěži ve formě měřicích přístrojů a různých relé. Mezi proudy obou vinutí vzniká proporcionální vztah odpovídající počtu závitů. U vysokonapěťových transformátorových zařízení se izolace mezi vinutími provádí na základě plného provozního napětí. Zpravidla je jeden konec sekundárního vinutí uzemněn, takže potenciály vinutí a země budou přibližně stejné.

Všechny proudové transformátory jsou navrženy tak, aby vykonávaly dvě hlavní funkce: měření a ochranu. Některá zařízení mohou kombinovat obě funkce.

• Přístrojové transformátory předávají přijaté informace připojeným měřicím přístrojům. Instalují se do vysokonapěťových obvodů, ve kterých není možné přímo připojit měřicí přístroje. Proto se ampérmetry, měřiče, proudová vinutí wattmetrů a další měřicí zařízení připojují pouze na sekundární vinutí transformátoru. Výsledkem je, že transformátor převádí střídavý proud, dokonce i velmi vysokou hodnotu, na střídavý proud s indikátory, které jsou nejpřijatelnější pro použití běžných měřicích přístrojů. Zároveň je zajištěna izolace měřicích přístrojů od vysokonapěťových obvodů a zvýšena elektrická bezpečnost obsluhujícího personálu.
• Ochranná transformátorová zařízení primárně přenášejí přijaté informace o měření do řídicích a ochranných zařízení. Pomocí ochranných transformátorů se střídavý proud jakékoli hodnoty převádí na střídavý proud s nejvhodnější hodnotou, který poskytuje napájení reléovým ochranným zařízením. Současně jsou relé, která jsou přístupná personálu, izolována od vysokonapěťových obvodů.

Viz také:
Typy proudových transformátorů

Účel transformátorů

Proudové transformátory patří do kategorie speciálních pomocných zařízení používaných ve spojení s různými měřicími zařízeními a relé v obvodech střídavého proudu. Hlavní funkcí těchto transformátorů je převést jakoukoli aktuální hodnotu na hodnoty, které jsou pro měření nejvhodnější, a poskytují napájení odpojovacím zařízením a vinutí relé. Díky izolaci zařízení je servisní personál spolehlivě chráněn před úrazem elektrickým proudem vysokým napětím.

Měřicí transformátory proudu jsou určeny pro elektrické obvody s vysokým napětím, kdy není možnost přímého připojení měřicích přístrojů. Jejich hlavním účelem je přenášet přijatá data o elektrickém proudu do měřicích zařízení připojených k sekundárnímu vinutí.

Důležitou funkcí transformátorů je řízení stavu elektrického proudu v obvodu, ke kterému jsou připojeny. Během připojení k výkonovému relé jsou prováděny neustálé kontroly sítí, přítomnost a stav uzemnění. Když proud dosáhne nouzové hodnoty, aktivuje se ochrana a vypne všechna používaná zařízení.

Princip činnosti

Princip činnosti proudových transformátorů je založen na zákonu elektromagnetické indukce. Napětí z vnější sítě je přiváděno do výkonového primárního vinutí s určitým počtem závitů a překonává jeho celkový odpor. To vede ke vzniku magnetického toku kolem cívky, zachyceného magnetickým obvodem. Tento magnetický tok je umístěn kolmo ke směru proudu. Díky tomu budou ztráty elektrického proudu během procesu přeměny minimální.

Při protnutí závitů sekundárního vinutí, umístěných kolmo, je elektromotorická síla aktivována magnetickým tokem. Pod vlivem EMF se objevuje proud, který je nucen překonat celkový odpor cívky a výstupní zátěž. Současně je pozorován pokles napětí na výstupu sekundárního vinutí.

Klasifikace proudových transformátorů

Všechny proudové transformátory lze klasifikovat v závislosti na jejich vlastnostech a technických vlastnostech:

1. Po domluvě. Zařízení mohou být měřicí, ochranná nebo mezilehlá. Druhá možnost se používá při připojení měřicích přístrojů k proudovým obvodům reléové ochrany a jiným podobným obvodům. Kromě toho existují laboratorní transformátory proudu, které se vyznačují vysokou přesností a různými transformačními poměry.
2. Podle typu instalace. Existují transformátorová zařízení pro vnější a vnitřní instalaci, nadzemní a přenosná. Některé typy zařízení lze zabudovat do automobilů, elektrických zařízení a dalších zařízení.
3. Podle provedení primárního vinutí. Zařízení se dělí na jednootáčkové nebo tyčové, víceotáčkové nebo cívkové a také sběrnice, například TSh-0,66.
4. Vnitřní a vnější instalace transformátorů zahrnuje průchozí a podpůrné metody pro instalaci těchto zařízení.
5. Izolace transformátoru může být suchá s použitím bakelitu, porcelánu a dalších materiálů. Kromě toho se používá konvenční a kondenzátorová izolace papír-olej. Některá provedení používají složenou výplň.
6. V závislosti na počtu transformačních stupňů mohou být zařízení jedno- nebo dvoustupňová, to znamená kaskádová.
7. Jmenovité provozní napětí transformátorů může být až 1000 V nebo více než 1000 V.

Všechny charakteristické klasifikační znaky jsou přítomny v značkách proudových transformátorů a sestávají z určitých abecedních a digitálních symbolů.

Parametry a charakteristiky

Každý proudový transformátor má individuální parametry a technické vlastnosti, které určují rozsah použití těchto zařízení.

Jmenovitý proud

Umožňuje zařízení pracovat po dlouhou dobu bez přehřátí. Takové transformátory mají značnou topnou rezervu a normální provoz je možný s přetížením až 20%.

Jmenovité napětí

Jeho hodnota by měla zajistit normální provoz transformátoru. Právě tento indikátor ovlivňuje kvalitu izolace mezi vinutími, z nichž jedno je pod vysokým napětím a druhé je uzemněno.

Transformační poměr

Je to poměr mezi proudy v primárním a sekundárním vinutí a je určen speciálním vzorcem. Jeho skutečná hodnota se bude lišit od nominální hodnoty kvůli určitým ztrátám během transformačního procesu.

Aktuální chyba

Vyskytuje se v transformátoru pod vlivem magnetizačního proudu. Absolutní hodnota primárního a sekundárního proudu se liší přesně o tuto hodnotu. Magnetizační proud vede k vytvoření magnetického toku v jádře. Jak se zvyšuje, zvyšuje se také proudová chyba transformátoru.

Jmenovité zatížení

Určuje běžný provoz zařízení v jeho třídě přesnosti. Měří se v ohmech a v některých případech může být nahrazen takovou koncepcí, jako je jmenovitý výkon. Hodnota proudu je přísně normovaná, takže hodnota výkonu transformátoru zcela závisí pouze na zatížení.

Jmenovitý omezující faktor

Představuje násobek primárního proudu k jeho jmenovité hodnotě. Chyba této násobnosti může dosáhnout až 10 %. Při výpočtech musí být dimenzována samotná zátěž a její účiníky.

Maximální sekundární proudový poměr

Uvádí se jako poměr maximálního sekundárního proudu a jeho jmenovité hodnoty při jmenovitém efektivním sekundárním zatížení. Maximální násobnost souvisí se stupněm nasycení magnetického obvodu, při kterém primární proud stále roste, ale hodnota sekundárního proudu se nemění.

Možné poruchy proudových transformátorů

Proudový transformátor připojený k zátěži někdy zaznamená poruchy a dokonce i nouzové situace. Zpravidla je to způsobeno porušením elektrického odporu izolace vinutí, snížením jejich vodivosti pod vlivem zvýšených teplot. Negativní dopad mají náhodné mechanické nárazy nebo nekvalitní instalace.

Při provozu zařízení dochází nejčastěji k poškození izolace, které způsobuje přepólové zkraty vinutí, což výrazně snižuje přenášený výkon. Svodové proudy se mohou objevit v důsledku náhodně vytvořených obvodů až po vznik zkratu.

Aby se předešlo nouzovým situacím, odborníci pravidelně kontrolují celý provozní okruh pomocí termokamer. To umožňuje rychle odstranit kontaktní vady a snížit přehřívání zařízení. Nejsložitější zkoušky a kontroly se provádějí ve speciálních laboratořích.

Multimetr: účel, druhy, označení, značení, co lze multimetrem měřit

Nejlepší nejlepší multimetry

Princip činnosti a schéma zapojení generátoru střídavého proudu

Proudové kleště: účel, princip činnosti, způsob použití

Jednofázové napěťové relé: jak správně připojit, schéma

Jak zkontrolovat elektromotor pomocí multimetru: kontrola rotoru a statoru na zkraty, kontrola průchodnosti asynchronního a třífázového motoru

Elektrická zařízení vyžadují neustálé sledování – zejména ve velkých průmyslových odvětvích. Pro sledování stavu elektrických zařízení v průmyslových podnicích jsou potřeba přístrojové transformátory. Pomáhají regulovat spotřebu elektřiny. Obecná klasifikace rozděluje tato zařízení na 2 typy – transformátory proudu a transformátory napětí.

Proč jsou potřeba transformátory?

Pokud se v zařízení měří napětí do 1000 V připojením voltmetrů, pak v sítích s výkonem nad 6 kV je to nepřijatelné. Jsou pro to 2 důvody:

1. Pro měření vysokého proudu je nutné jej nejprve zredukovat na parametr, který bude vnímán rámem ukazovacího zařízení nebo elektronických převodníků. Odporové měřiče nebudou schopny tento úkol zvládnout a redukční transformátor bude nepohodlný kvůli jeho objemnosti.
2. Vinutí vodičů musí vydržet průměrné zatížení elektrického zařízení. Je také nutné dodržovat intervaly mezi fázemi PUE. Bez transformátorů nelze tyto podmínky splnit.

Před měřením je nutné snížit intenzitu proudu. Zde jsou velkým pomocníkem transformátory napětí a proudu.

Konstrukce a typy transformátorů

Proudové a napěťové transformátory plní stejnou funkci, ale mají konstrukční rozdíly.

Napěťová zařízení

Bez ohledu na to, na jakou proudovou sílu je primární vinutí určeno, sekundární cívka má vždy stejné napětí – 100 V. U elektroměru je jedno, s jakými zařízeními „spolupracuje“ – 6 kV, 10 kV nebo jinými.

Pokud jsou tedy pro něj vhodné měřicí transformátory napětí (VT), je v technických charakteristikách elektroměru uvedeno 3 × 100. To znamená, že k jednomu zařízení musí být připojeny 3 fáze najednou.

Zařízení pro měření napětí mohou být podle konstrukce 2 typů:

• Součást pro přeměnu jedné fáze je umístěna v samostatném pouzdře. Pokud je zařízení třífázové, připojte 3 prvky najednou.
• Jedno pouzdro obsahuje prvek pro práci se 3 fázemi najednou. Primární vinutí všech součástí třífázového zařízení jsou zapojena do hvězdy.

K ochraně primárních vinutí se používají pojistky. Sekundární vinutí bývala chráněna podobným způsobem, nyní však byly pojistky nahrazeny automatickými spínači.

Napěťová zařízení mají několik sekundárních vinutí:

• pro měřicí zařízení (přesnost 0.5);
• pro měřicí prvky (přesnost 0.5);
• pro součásti ochrany relé (třída 10P);
• pro otevřenou deltu (třída 10P).

Třída přesnosti je potřebná pro záznam měření. Zde je však důležité vzít v úvahu, že měřicí vinutí bude pracovat ve stanovené třídě přesnosti, pokud nebude překročeno zatížení. Proto musí být na zařízení napsán přípustný výkon.

Současná zařízení

Přístrojové transformátory proudu (CT) jsou také vybaveny primárním a sekundárním vinutím. Existují však určité rozdíly:

• primární vrstva může mít jeden nebo více zákrutů, ale nejčastěji vypadá jako pneumatika, která prochází celým tělem;
• CT do 1000 V mají pouze jednu sekundární cívku, vysokonapěťové alespoň dvě.

Deklarovaný proud na druhém vinutí bude vždy 5 A bez ohledu na napětí, pro které je primární cívka připravena. V ostatních ohledech je princip fungování CT podobný jako u TN.

Technické vlastnosti proudových transformátorů

Nejdůležitější jsou následující vlastnosti zařízení:

1. Jmenovité napětí. V datovém listu zařízení je zapsán v kilovoltech. Hodnota se může pohybovat od 0,66 do 1150 kV.
2. Deklarovaný proud na primární cívce (l1). Záleží na konkrétní kategorii zařízení. Povolený rozsah je od 1,0 do 40000,0 XNUMX A.
3. Proud sekundárního vinutí (l2). Existují hodnoty 1,0 A nebo 5,0 A. Zařízení s 2,0 A nebo 2,5 A lze vyrobit na zakázku.

Další důležitou hodnotou je transformační poměr (CT). Charakterizuje vztah mezi primárními a sekundárními proudy. Vypočteno pomocí vzorce CT=L1/L2. Takto vypočítaný koeficient se považuje za platný.

Princip činnosti transformátorů

Činnost transformátorů je založena na zákonu elektromagnetické indukce. Postupné vysvětlení principu fungování je následující:

1. Z vnější elektrické sítě je proud posílán do výkonové primární cívky, kde pracuje se svým odporem. V důsledku toho vzniká kolem vinutí magnetický proud.
2. Toto pole je zachyceno magnetickým obvodem. Magnetický tok je umístěn kolmo ke směru proudu, takže ztráta proudu při transformaci je minimální.
3. Poté začíná křížení sekundárního vinutí, při kterém magnetický tok aktivuje funkce, které pohánějí elektrický proud.

Vlivem elektromotorické síly vzniká proud, který musí překonat celkový odpor cívky a výsledné napětí. Při opuštění sekundárního vinutí zátěž klesá.

Možnosti značení

Na těle každého transformátoru je označení s technickými údaji. Jsou nalezena následující označení:

1. TDTN-1600/110. Redukční zařízení s třífázovým působením. Vybaveno nuceným chlazením oleje a součástí přepínače odboček pod zatížením. Deklarovaný výkon je 1600, indikátory vinutí jsou 110 kV.
2. TM-100/10. Transformátor s dvojitým vinutím. Navrženo pro práci s třífázovou sítí. Proces chlazení je přirozený a běží na olej. Zátěž se mění přes jednotku přepínače odboček. Přípustný výkon – 100 kVA, třída vinutí – 10 kV.
3. ATDTsTN-120000/500/110-85. Autotransformátor pro 3fázovou síť, vybavený 3 cívkami. Systém umělé cirkulace oleje. K dispozici je přepínač odboček pod zatížením. Výkon 25 MVA, kapacita vinutí – 35 kV. Používá se v elektrárnách.
4. TRDNS-25000/35-80. Zařízení pro připojení k třífázové elektrické síti. Má 2 dělená vinutí. Chlazení cirkulující olejovou kapalinou. Výkon 25 MVA. Napěťová třída – 35 kV. Design byl vytvořen v roce 1980.

Schéma zapojení transformátoru

Podívejme se na schéma připojení zařízení na příkladu jednofázového zařízení. Zvláštní pozornost je třeba věnovat pořadí, ve kterém jsou kabely připojeny ke svorkám:

1. Fázový vodič je připojen k první svorce. Může být bílá, černá nebo hnědá.
2. K druhé svorce je připojen fázový vodič, který je vystaven výkonovému zatížení. Barva kabelu je stejná – hnědá, bílá nebo černá.
3. Nulový elektrický vodič je připojen ke třetí svorce. Je zbarven do modra nebo do modra.
4. Ke čtvrté svorce je připojen „nulový“ vodič modrého nebo tmavě modrého odstínu.

Takové zařízení nevyžaduje ochranu uzemněním. Jednofázový elektroměr má další připojovací oblasti. Jsou považovány za pomocné a slouží k zajištění větší účinnosti. Mohou být také použity k organizaci automatického měření spotřebované elektřiny.

Jak vybrat transformátor?

Při výběru transformátoru vezměte v úvahu deklarované napětí zařízení – nemělo by být nižší než v síti. Pro třífázovou napájecí síť 380 V je vhodný CT s indikátorem 0,66 kV nebo více. Nelze jej však instalovat na zařízení s výkonem nad 1000 V.

Existují i ​​další pravidla:

1. Průřez kabelu pro připojení transformátoru k obvodu sekundární cívky by neměl způsobovat nadměrné ztráty. Například pro třídu s přesností 0,5 je maximální možný odpad 0,25 %.
2. V komerčních účetních systémech je instalováno zařízení s vysokou úrovní přesnosti a minimálním stupněm chyb.
3. Je možné instalovat zařízení s překročenou CT. Ale pouze v případě, že při maximální zátěži je napětí menší než polovina toho, co je teoreticky možné.

Je lepší se zaměřit na značkové značky – řekněme Schneider Electric, ABB. Jen tak si můžete být jisti, že čísla z datového listu budou odpovídat skutečnosti.

Inzerent: AIRES GROUP LLC, HOSPODA: 6950043109, ERIR: 2SDnjexDwJb

Kopírovat