Как определить коэффициент трансформации самостоятельно? ↑
Как правило такие параметры обязательно указываются в документации, прилагающейся к трансформатору, а также в обязательном порядке обозначаются на оборудовании или корпусе устройства. Но бывает, что Кт трансформатора тока необходимо определить самостоятельно, имея только данные, полученные эмпирическим путем. Как это сделать?
Через первичную обмотку такого устройства необходимо пропустить ток, замкнув накоротко вторичную обмотку. Затем соответствующим прибором нужно измерить величину электрического тока, который проходит во время эксперимента по вторичной обмотке.
Первичная и вторичная обмотки.
После этого, следует значение первичного тока, которое было подано на первичную обмотку, разделить на значение тока, полученное в результате наших замеров во вторичной обмотке. Частное и будет искомым коэффициентов трансформации.
Особенности расчетов коэффициента трансформации ↑
Расчет отношений первичного и вторичного токов может вестись в двух направлениях в зависимости от задач, которые стоят перед специалистом.
Коэффициент трансформации трансформатора тока можно разделить на:
- действительное значение (N);
- номинальное значение (Nн).
В первом случае мы находим соотношение действительного первичного тока к действительному вторичному току. Во втором — отношение номинального первичного тока к номинальному.
К примерам стандартных величин коэффициента ТТ можно отнести: 150/5 (N=30), 600/5 (N=120), 1000/5 (N=200) и 100/1 (N=100).
Примеры расчетов ↑
Рассмотрим принцип расчета потребления на примере трансформатора тока с коэффициентов трансформации 100/5. Как определить коэффициент трансформации трансформатора тока? Если вы сняли показания счетчика по учету электроэнергии и значение показаний оказалось равно 100 кВт/часов, при этом прибор используется с трансформатором 100/5. То расчет фактического потребления не пониженных значений следует производить следующим образом:
Сперва следует узнать во сколько раз ваш трансформатор снижает ток нагрузки. Для этого нужно просто 100 разделить на 5 — вы получите значение коэффициента — 20.
Узнать реально существующий расход электроэнергии можно, взяв коэффициент и умножив его на значение вашего прибора учета, то есть на 100 кВт. Реальное потребление составило 2000 кВт/часов.
Особенности значений, получаемых при измерении коэффициента трансформации ↑
Измеряя коэффициент трансформации ТТ, следует знать, что допустимые отклонения полученного значения от прописанных в документации или показателей аналогичного полностью исправного прибора не должны быть более 2 процентов.
Особенностью замеров у встроенных устройствах является то, что все показания снимаются только на ответвлениях, которые являются рабочими. Остальные же части обмоток в расчет не берутся и не проверяются.
Разделительное трансформирующее устройство на вторичной обмотке может создавать напряжение около 5В, а значение тока должно быть около 1000А.
Не забывайте, что любое оборудование также имеет свой срок «годности». Потому, при покупке обязательно проверьте год и квартал выпуска вашего трансформатора. Напомним, что межповерочные интервалы у всех ТТ должны составлять не более 4 лет с момента изготовления.
Разновидности трансформаторов тока.
Чтобы избежать покупки просроченного оборудования, обязательно сверьте данные, которые указаны в паспорте изделия и на шильдике, закрепленном на корпусе трансформатора. Они должны полностью совпадать.
Если вы приобретаете трехфазный счетчик, то с момента выпуска и до пломбировки должно пройти не более года иначе вам придется потратить дополнительные средства, оплачивая государственную проверку или покупку более «свежего» прибора учета
Чтобы проверить дату, обратите внимание на свинцовую пломбу — там указан квартал выпуска римскими цифрами
Задача данной статьи дать начальные знания о том, как выбрать трансформатор тока для цепей учета или релейной защиты, а также родить вопросы, самостоятельное решение которых увеличит ваш инженерный навык.
В ходе подбора ТТ я буду ссылаться на два документа. ГОСТ-7746-2015 поможет в выборе стандартных значений токов, мощностей, напряжений, которые можно принимать для выбора ТТ. Данный ГОСТ действует на все электромеханические трансформаторы тока напряжением от 0,66кВ до 750кВ. Не распространяется стандарт на ТТ нулевой последовательности, лабораторные, суммирующие, блокирующие и насыщающие.
Кроме ГОСТа пригодится и ПУЭ, где обозначены требования к трансформаторам тока в цепях учета, даны рекомендации по выбору.
Как подключить электросчетчик через трансформаторы тока?
Схем такого подключения существует несколько. Разберем все эти схемы применительно к трехфазному варианту включения. Для чего нужны электросчетчики? Вообще счетчики нужны для того, чтобы учитывать электрическую энергию, потребленную в трех- и четырехпроводных сетях с частотой тока, равной 50 герц.Счетчики трехфазного типа бывают следующих видов:
- 3*57.7/100 В;
- 3*230/400 В.
К источнику электроэнергии такие счетчики необходимо подключать с использованием измерительных трансформаторов тока, рассчитанных на вторичный ток 5 А и трансформаторов напряжения со вторичным напряжением 100 В.
Рассматриваемые тут схемы применимы к любым типам счетчиков (и к аппаратам индукционного типа, и к электронным).
Первое, что необходимо помнить, выполняя подключение, это то, что при подключении необходимо соблюдение полярности подключения обмоток (Л1, Л2 – первичная; И1, И2 – вторичная) у трансформаторов тока. Полярность обмоток трансформаторов напряжения, так же, подлежит обязательной перепроверке. Сами трансформаторы, тоже нужно выбирать правильно.
О принципах подключения с использованием трансформаторов тока
Начнем рассматривать схемы подключения со счетчиков, имеющих полукосвенное включение. Таких схем существует несколько.
Десятипроводная
В этой схеме разделены цепи питания по току и напряжению, что придает немалый плюс из соображения электрической безопасности.
https://youtube.com/watch?v=HA518GQmHBs
Отрицательная сторона этой схемы – проводов для подключения надо много.
Теперь разберем назначение имеющихся зажимов:
- Зажим входного провода для фазы А;
- Зажим входного провода измерительной обмотки фазы А;
- Зажим выходного провода для фазы А;
- Зажим входного провода фазы В;
- Зажим входного провода измерительной обмотки фазы В;
- Зажим выходного провода для фазы В;
- Зажим входного провода для фазы С;
- Зажим входного провода измерительной обмотки фазы С;
- Зажим выходного провода для фазы С;
- Зажим входного нулевого провода;
- Зажим нулевого провода.
Контакты трансформаторов тока:
- Л1 – контакт входа фазной (силовой) линии;
- Л2 – контакт выхода фазной линии (нагрузки);
- И1 – контакт входа обмотки измерения;
- И2 – контакт выхода обмотки измерения.
Вот описание схемы такого подключения.
Токовые трансформаторы подключать нужно в разрыв фазных проводов клеммами Л1 и Л2.
Фаза А подключается к клемме Л1 трансформатора тока ТТ1, туда же подключается клемма 2 счетчика. Клемма 1 подключается к контакту И1 ТТ1.
Контакты И2 трансформаторов тока ТТ1 и ТТ2 нужно соединить вместе, в эту же точку подключают контакты 6 и 10 счетчика, после чего все это требуется соединить с нейтралью.
Контакты Л2 всех ТТ подключаются к нагрузке. Теперь рассмотрим подключение остальных контактов:
- Контакт 3 счетчика подключаем на И2 ТТ1;
- Контакт 4 счетчика – И1 ТТ2;
- Контакт 5 счетчика – вход фазы В и клемма Л1 ТТ2;
- Контакт 7 счетчика – клемма И1 ТТ3;
- Контакт 8 счетчика – вход фазы С и клемма Л1 ТТ3;
- Контакт 9 счетчика – клемма И2 ТТ3.
Подключение токовых трансформаторов по схеме «звезда»
В такой схеме нужно меньшее число проводов, чтобы выполнить подключение. В этой схеме клеммы И2 всех токовых трансформаторов, соединяясь вместе, подключаются к клемме 11 счетчика. Контакты 3, 6, 9 и 10, соединившись вместе, подключаем на нулевой провод. Остальные клеммы подключаем так же, как и в предыдущем варианте.
Схема подключения с применением испытательной клеммной коробки
Существует специальное требование для выполнения подключения электросчетчиков через трансформаторы (ПУЭ, гл1.5, п1.5.23), говорящее о том, что это подключение необходимо выполнять с применением испытательного блока (коробки).
Присутствие такой коробки (блока) дает возможность производить замыкание вторичных обмоток токовых трансформаторов, подключить эталонный (образцовый) счетчик без отключения нагрузки и выполнять смену счетчиков, производя отключение всех цепей в испытательной коробке.
Без внимания оставим только одну схему – семипроводную (иначе называемую схемой, имеющей совмещенные цепи напряжения и тока). Не рассматриваем ее по той причине, что такая схема устарела.
Существенным ее минусом считается то, что у нее имеется связь гальванического типа между входными и выходными цепями, а это является источником немалой опасности для тех, кто будет обслуживать электросчетчики.
Вот мы и рассмотрели все существующие схемы подключения электросчетчиков с применением трансформаторов тока. Какой из них использовать, индивидуальное дело каждого. Единственное, что необходимо учитывать при этом, так это индивидуальные особенности места необходимой установки прибора и не забывать про требования специальных правил ПУЭ.
Схемы включения
Для питания релейной аппаратуры, токовых обмоток учета электроэнергии общего или коммерческого назначения существует три основных схемы включения трансформаторов тока:
- «полная звезда»;
- «неполная звезда»;
- «треугольник».
Каждая из типов подключения для различного назначения оптимизирует работу измерительных, учетных систем электрооборудования, позволяет сделать оптимальными параметры учета электроэнергии в цепях новых или действующих распределительных устройств до и выше 1000 вольт.
Это интересно: Шаговый двигатель — устройство, принцип работы, область применения
Разновидности трансформаторов тока
Выбирать прибор, подходящий под напряжение сети или конкретные работы, необходимо на основании классификации по разным признакам.
Назначение
Существуют такие трансформаторы:
- измерительные – замеряют параметры цепи;
- защитные – предотвращают перегрузки, выход оборудования из строя;
- промежуточные – подключаются в цепь с релейной защитой, выравнивают токи в схемах дифзащиты;
- лабораторные – отличаются высокой точностью.
Тип монтажа
Для частного дома и квартиры можно подобрать аппарат, монтируемый внутри или снаружи помещения. Некоторые модификации встраиваются в оборудование, а также надеваются на проходную изоляцию. Для измерения и лабораторных тестов используются переносные модели.
Конструкция первичной обмотки
Существуют шинные, одновитковые (со стержнем) и многовитковые (с катушкой, обмоткой петлевого типа и «восьмеркой») устройства.
Тип изоляции
Бывают следующие преобразователи:
- сухая изоляция – на основе литой эпоксидки, фарфора или бакелита;
- бумажно-масляная – стандартная или конденсаторная;
- газонаполненные – внутри находится неорганический элегаз с высоким пробивным напряжением;
- компаундные – внутри находится заливка из термоактивной и термопластичной смолой.
В зависимости от количества ступеней трансформации можно подобрать одноступенчатые и каскадные модели. Вся линейка имеет рабочее напряжение более 1000 В.
Подключение электросчетчика с трансформаторами тока
Одной из важнейших характеристик любого электросчетчика является его номинальный ток. То есть ток, который прибор может не только посчитать, но и долговременно через себя пропускать. Если в вашем доме стоит очень мощное оборудование, а потребляемый им ток имеет большие значения, то подобрать подходящий электросчетчик не удастся – счетчиков для таких мощностей просто не существует в природе. Как тут быть? Выход из положения – установка трансформаторов тока (ТТ).
Как работает и для чего нужен
Основной задачей прибора является пропорциональное преобразование тока одной величины в ток другой. Конструктивно изделие представляет собой железный сердечник, на котором размещены две обмотки. Первая включается в разрыв сети, состояние которой нужно контролировать, а вторая – к электросчетчику. Электроэнергия, проходя по первой обмотке, будет наводить ЭДС во второй, а отношение токов в этих катушках будет пропорционально отношению количества их витков.
Принцип работы токового трансформатора
Если, к примеру, первичная обмотка имеет 2 витка, а вторичная 20, то введенный во вторичной обмотке ток будет в 10 раз ниже тока первичной. В этом случае говорят, что коэффициент трансформации прибора 10 к 1 (10/1). Предположим, ваш токарный станок потребляет ток в 200 А. Такую мощность не выдержит ни один электросчетчик. Но если вы подключите прибор через ТТ, рассмотренный выше, то максимальная нагрузка через счетчик не будет превышать 200/10 = 20 А.
Совсем другое дело – токи такой величины легко сможет контролировать практически любой электросчетчик. Подбирая трансформаторы с тем или иным коэффициентом трансформации, вы легко можете вести учет расхода электроэнергии практически любой мощности обычными электросчетчиками.
Как подключить ТТ к трехфазной сети
А теперь о схеме включения счетчика через ТТ. Конечно, она будет несколько сложнее конструкции прямого включения, но не настолько, чтобы в ней не разобрался человек, имеющий представление о простейших электрических цепях.
Схема подключения трехфазного счетчика через трансформаторы тока
В этой схеме электросчетчик подключен не в разрыв сетевых проводов, а ко вторичным обмоткам ТТ, которые обозначены как И1, И2. А в этот самый разрыв подключены первичные обмотки трансформатора (на схеме Л1, Л2).
Прежде чем взяться за сборку вышеприведенной схемы, необходимо четко разобраться в нескольких вопросах. От правильного их решения будет зависеть не только безопасная и долговременная работа схемы, но и ее работоспособность. Вот основные из них:
- Правильный выбор сечения монтажных проводов.
- Фазировка катушек ТТ.
Если вы не врезаете ТТ непосредственно в линию, то соединяющие провода первичной обмотки должны иметь то же сечение, что и проводка линии. Проводники, соединяющие ТТ и счетчик, конечно, могут быть тоньше, но они должны уверенно выдерживать ток, обозначенный на корпусе электросчетчика.
На фазировку (правильное подключение концов катушек) ТТ нужно обратить особое внимание. В противном случае прибор учета либо не заработает, либо будет врать, а то и закрутится в другую сторону, если он двунаправленный
Как разобраться с фазировкой? В этом поможет рисунок ниже:
Набор токовых трансформаторов для трехфазной сети
Даже если ваши трансформаторы не совсем похожи на приведенные, особой разницы нет – в любом случае все выводы обмоток маркируются единообразно. Контакты первичной, силовой обмотки отличить несложно – они гораздо мощнее контактов вторичной и расположены с противоположных сторон изделия. Маркируются они Л1 и Л2. Выводы обмотки 2, подключаемой к электросчетчику, в этом варианте исполнения закрыты прозрачной крышкой и имеют обозначение И1, И2. Если взглянуть на схему подключения счетчика, то можно увидеть, что катушки не только должны быть подключены каждая на свое место, но и правильно сфазированы:
- Л1 – на ввод питающей линии;
- Л2 – выход на нагрузку;
- И1 – на ввод счетчика;
- И2 – выход счетчика.
Что касается расцветки корпуса ТТ, она условна и служит только для удобства монтажа. Фактически все три трансформатора абсолютно идентичны.
Как быть, если в вашем доме однофазная сеть, но ток потребления слишком велик для электросчетчика? Такая ситуация достаточно редка, но она случается. И здесь выручит токовый трансформатор, причем всего один. Как подключить однофазный электросчетчик через ТТ понятно из рисунка ниже:
Схема подключения однофазного электросчетчика с трансформатором тока
Как можно узнать межповерочный интервал
Величина межповерочного интервала определяется конструктивными особенностями аппарата и назначается изготовителем данного оборудования. Этот период колеблется в интервале от 4 до 16 лет, в зависимости от модели. Узнать указанную информацию можно следующими способами:
- из паспорта аппарата;
- обратившись на завод-изготовитель;
- в сертификате предыдущей поверки;
- из положений ГОСТ 7746-2015.
В паспорте указаны основные данные на оборудование, включая межповерочный интервал. Но если оригинальная паспортная документация утеряна, можно направить официальный запрос изготовителю, указав модель изделия.
Альтернативный способ предполагает изучение государственной нормативной документации. Также дата следующей поверки должна быть указана в предыдущем сертификате.
Разные виды трансформаторов и их коэффициенты
Хотя конструктивно преобразователи мало чем отличаются друг от друга, назначение их достаточно обширно. Существуют следующие виды трансформаторов, кроме рассмотренных:
- силовой;
- автотрансформатор;
- импульсный;
- сварочный;
- разделительный;
- согласующий;
- пик-трансформатор;
- сдвоенный дроссель;
- трансфлюксор;
- вращающийся;
- воздушный и масляный;
- трехфазный.
Особенностью автотрансформатора является отсутствие гальванической развязки, первичная и вторичная обмотка выполнены одним проводом, причем вторичная является частью первичной. Импульсный масштабирует короткие импульсные сигналы прямоугольной формы. Сварочный работает в режиме короткого замыкания. Разделительные используются там, где нужна особая безопасность по электротехнике: влажные помещения, помещения с большим количеством изделий из металла и подобное. Их k в основном равен 1.
Пик-трансформатор преобразует синусоидальное напряжение в импульсное. Сдвоенный дроссель – это две сдвоенные катушки, но по своим конструктивным особенностям относится к трансформаторам. Трансфлюксор содержит сердечник из магнитопровода, обладающего большой величиной остаточной намагниченности, что позволяет использовать его в качестве памяти. Вращающийся передает сигналы на вращающиеся объекты.
Воздушные и масляные трансформаторы отличаются способом охлаждения. Масляные применяются для масштабирования большой мощности. Трехфазные используются в трехфазной цепи.
Более подробную информацию можно узнать о коэффициенте трансформации трансформатора тока в таблице.
| Коэффициент, n | Номинальная предельная кратность | ||||||||||
| 3000/5 | 37 | 31 | 25 | 20 | 17 | 13 | 11 | 9 | 8 | 6 | 5 |
| 4000/5 | 38 | 32 | 26 | 22 | 20 | 15 | 13 | 11 | 10 | 8 | 6 |
| 5000/5 | 38 | 29 | 25 | 22 | 20 | 16 | 14 | 12 | 11 | 10 | 8 |
| 6000/5 | 39 | 28 | 25 | 22 | 20 | 16 | 15 | 13 | 12 | 10 | 8 |
| 8000/5 | 38 | 21 | 20 | 19 | 18 | 14 | 14 | 13 | 12 | 11 | 9 |
| 10000/5 | 37 | 16 | 15 | 15 | 14 | 12 | 12 | 12 | 11 | 10 | 9 |
| 12000/5 | 39 | 20 | 19 | 18 | 18 | 12 | 15 | 14 | 13 | 12 | 11 |
| 14000/5 | 38 | 15 | 15 | 14 | 14 | 12 | 13 | 12 | 12 | 11 | 10 |
| 16000/5 | 36 | 15 | 14 | 13 | 13 | 12 | 10 | 10 | 10 | 9 | 9 |
| 18000/5 | 41 | 16 | 16 | 15 | 15 | 12 | 14 | 14 | 13 | 12 | 12 |
Почти у всех перечисленных приборов есть сердечник для передачи магнитного потока. Поток появляется благодаря движению электронов в каждом из витков обмотки, и силы токов не должны быть равны нулю. Коэффициент трансформации тока зависит и от вида сердечника:
Коэффициентом трансформации трансформаторов называется отношение напряжения обмотки высшего напряжения (ВН) к напряжению обмотки низшего напряжения (НН) при холостом ходе:
Где: Кл- коэффициент трансформации линейных напряжений;
U1 — линейное напряжение обмотки ВН;
U2 — линейное напряжение обмотки НН.
При определении коэффициента трансформации однородных трансформаторов или фазного коэффициента трансформации трехфазных
трансформаторов отношение напряжения можно приравнять к отношению чисел витков обмотки
где: Кф — фазный коэффициент трансформации;
U1ф,U2ф — фазные напряжения обмоток ВН и НН соответственно;
WI,W2 — число витков обмоток ВН и НН соответственно.
При измерении линейного коэффициента трансформации трехфазного трансформатора равенство отношения высшего и низшего линейных напряжения обмоток и соответственно числа витков ВН и НН сохраняется лишь при одинаковых группах соединения этих обмоток.
Если первичная и вторичная обмотки соединены по одинаковой схеме, например, обе в звезду, обе в треугольник и так далее, фазный и линейный коэффициенты трансформации равны друг другу. При различных схемах соединений обмоток, например, одной в звезду, а другой в треугольник, линейньй и фазный коэффициенты трансформации неодинаковы (они в данном случае отличаются друг от друга в 3 раз).
Определение коэффициента трансформации производится на всех ответвлениях обмоток и для вех фаз. Эти измерения, кроме проверки самого коэффициента трансформации дают возможность проверить также правильность установки переключателя напряжения на соответствующих ступенях, а также целостность обмоток.
Для определения коэффициента трансформации применяют метод двух вольтметров (рис.2)
Рис.2 Определение коэффициента трансформации.
Со стороны высокого напряжения (ВН) подводится трехфазовое напряжение 220 В и измеряется напряжение на вторичной обмотке.
Внимание! Напряжение подводится только к обмоткам ВН (А, В, С). Результаты измерений заносятся в таблицу 2. Пределы измерения вольтметров: PV1-250 В,PV2-15В
Пределы измерения вольтметров: PV1-250 В,PV2-15В
Результаты измерений заносятся в таблицу 2. Пределы измерения вольтметров: PV1-250 В,PV2-15В.
Примечание: В данной работе трансформатор имеет одно положение переключателя.
Коэффициент трансформации отдельных фаз, замеренных на одних и тех же ответвлениях не должен отличаться друг от друга более чем на 2%.
Выбор трансформаторов тока для электросчетчика 0,4кВ
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:
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:
Выбор трансформаторов тока по нагрузке
Обращаю ваше внимание, там есть опечатки
Советую почитать:
Выбор и покупка устройства защитного отключения для стиральной машины
Выбор клеммной, ответвительной коробки при проектировании. Обзор клеммных коробок
Пример выбора мощности силового трансформатора
Пример выбора трансформатора тока 10 кВ
Источник: