Лекция 3. Тема: «Измерительные преобразователи»

Тема: «Измерительные преобразователи»

Назначение и устройство трансформаторов тока. Трансформаторы тока (ТТ) служат для разделения (изоляции) первичных и вторичных цепей, а так же для приведения величины тока к уровню удобному для измерения (стандартный номинальный ток вторичной обмотки 1 А или 5 А).

Устройство и схема включения ТТ показаны на рис. 1. ТТ состоит из стального сердечника С и двух обмоток: первичной (с числом витков w1) и вторичной (с числом витков w2). Часто ТТ изготовляются с двумя и более сердечниками. В таких конструкциях первичная обмотка является общей для всех сердечников (рис. 1, б). Первичная обмотка, выполняемая толстым проводом, имеет несколько витков и включается последовательно в цепь того элемента, в котором производится измерение тока, или защита которого осуществляется. К вторичной обмотке, выполняемой проводом меньшего сечения и имеющей большое число витков, подключаются последовательно соединенные реле и приборы.

Рис. 1 Устройство и схема включения трансформаторов тока;

а – с одним сердечником; б – с двумя сердечниками

Ток, проходящий по первичной обмотке ТТ, называется первичным и обозначается , а ток во вторичной обмотке называется вторичным и обозначается . Ток создает в сердечнике ТТ магнитный поток Ф₁, который, пересекая витки вторичной обмотки, индуктирует в ней вторичный ток , также создающий в сердечнике магнитный поток Ф₂, но направленный противоположно магнитному потоку Ф₁. Результирующий магнитный поток в сердечнике равен разности:

, (1)

Магнитный поток зависит не только от значения создающего его тока, но и от количества витков обмотки, по которой этот ток проходит. Произведение тока на число витков называется магнитодвижущей силой и выражается в ампервитках (А•вит.). Поэтому, выражение (1) можно заменить выражением:

, (2)

или , (3)

где: – ток намагничивания, являющийся частью первичного тока, обеспечивает результирующий магнитный поток в сердечнике (в дальнейшем обозначается I_нам); – число витков первичной и вторичной обмоток.

Разделив все члены выражения на w₂, получим:

Поскольку при значениях первичного тока, близких к номинальному, ток намагничивания не превышает 0, 5—3% номинального тока, то в этих условиях можно с некоторым приближением считать . Тогда из выражения (4.4) следует:

, (4)

Отношение витков называется коэффициентом трансформации ТТ.

, (5)

Согласно действующему стандарту, отношение номинального первичного тока к номинальному вторичному току называется номинальным коэффициентом трансформации. Номинальные коэффициенты трансформации указываются на щитках ТТ, а также на схемах в виде дроби, в числителе которой – номинальный первичный ток, а в знаменателе – номинальный вторичный ток, например: 600/5 А или 1000/1 А. Определение вторичного тока по известному первичному и, наоборот, производится по номинальным коэффициентам трансформации в соответствии с формулами:

, (6)

Для правильного соединения ТТ между собой и правильного подключения к ним реле направления мощности, ваттметров и счетчиков, выводы обмоток ТТ обозначаются (маркируются) заводами-изготовителями следующим образом: начало первичной обмотки – Л₁, начало вторичной обмотки – и₁ конец первичной обмотки – Л₂, конец вторичной обмотки – u₂. При монтаже ТТ они обычно располагаются так, чтобы начала первичных обмоток Л1 были обращены в сторону шин, а концы Л₂ – в сторону защищаемого оборудования.

При маркировке обмоток ТТ за начало вторичной обмотки Н(и₁) принимается тот ее вывод, из которого ток выходит, если в этот момент в первичной обмотке ток проходит от начала Н(Л₁) к концу К(Л 2 ), как показано на рис. 2. При включении реле КA по этому правилу, ток в реле, как показано на рис.2, при включении его через ТТ сохраняет то же направление, что и при включении непосредственно в первичную цепь.

Рис. 2 Маркировка (обозначение) выводов

обмоток трансформаторов тока

В нормальном режиме трансформаторы тока, вторичная обмотка которых замкнута на малое сопротивление токовых обмоток приборов и реле, работают в режиме близком к короткому замыканию.