Токовый трансформатор измерение тока

Токовый трансформатор измерение тока

Измерение больших токов

Автор: maksipus, maksipus@yandex.ru
Опубликовано 07.09.2015
Создано при помощи КотоРед.

Измерить ток? Что может быть проще!

Но есть случаи, когда эти измерения простым тестером или осциллографом не провести. Например, измерение больших токов, да еще и гальванически связанных с сетью. Под "измерением" я подразумеваю вывод на экран осциллографа. В другом случае, визуализация стартерного тока автомобиля покажет вам состояние поршневой группы двигателя без выкручивания свечей (на многих моделях это уже проблема). Увидев ток бензонасоса или форсунок автомобиля, Вам лапшу на уши автомастер не навесит. При изготовлении ИБП, мощных 50Гц трансформаторов с ШИМ управлением желательно, а если конструкция не клон, а новодел, то в обязательном порядке надо видеть, что происходит на высокой стороне. При проектировании сварочных инверторов нужен рабочий сварочный ток и не на шунте, а в реалии. Иначе может получиться конструкция, которая работает только у автора, а повторяющий страстно мечтает плюнуть в фейс автору. Можно привести еще массу случаев, когда надо бы измерить ток, но сдерживает или отсутствие приборов или ТБ при измерении.

Цель этой статьи поделится практическим опытом измерения (визуализации) больших токов с гальванической развязкой от измерительных приборов. Именно практическим. То что проверено и используется.

1. Датчик тока на микросхеме ACS712

Прекраснейшая микросхема фирмы Allegro. Как называет её фирма "Линейный токовый датчи на эффекте Холла с ультра низким проходным сопротивлением" Существует 3 клона, на 5А, 20А и 30Ампер. Изготовляется в 8-лапковом SOIC корпусе, выдерживает при этом 30А ток в долговременном режиме, в импульсе до 100А! Неоднократно пропускал 50А 1-2сек. С полной документацией можно ознакомится на сайте производителя. https://www.allegromicro.com/

Коротко о хорошем:

— Возможность работы от постоянного до 80 кГц тока.

0,0012 Ом проходное сопротивление!

— все внутри (из обвязки: два конденсатора, по питанию и в фильтре.)

— хорошая линейность (1,5%)

— дополнительные очень интересные возможности, которые не приводятся в описании.

-шум. Для ACS712 30А клона это 7мВ или в рабочем пересчете на уровне 0,106А измеряемого тока. Но эта м/с не метрологическая и она не для мини токов. Она заточена для использования с микроконтроллером и нивелировать этот шум программно просто. Увеличение емкости конденсатора фильтра к уменьшению шума не приводит (должно бы, но у меня по непонятной причине не получилось).

Фирма Allegro выпускает широкую номенклатуру датчиков тока, с различными параметрами. Выбрать можно для любой поставленной задачи. От 5А до 200Ампер.

В данной статье пойдет разговор, как сделать ACS712 в применении более удобной для измерений в радио лаборатории. При проведении измерений у неё есть два неудобных параметра:

— коэффициент пересчета тока 66мВ/1А и при отсутствии проходного тока, выходное напряжение равно 1/2 питания. В классическом применении в связке с м/контроллером это правильно и логично. В лаборатории неудобно постоянно тыкать пальцем в калькулятор и совершенно невозможно смотреть переменный ток с небольшой постоянной составляющей. Вход осциллографа не закроеш, а 1/2 постоянки на выходе мешает.

Решение этой проблемы очень простое.

Операционным усилителем смещаем выходное напряжение прибора при отсутствии тока через м/с ACS712 на ноль и усиливаем выходное напряжение до коэффициента масштабирования = 0.1В/1А. Напряжение питания схемы (мах допустимое) выбрал 8В (рекомендованное 5В), и сделал его двуполярным для питания операционного усилителя с помощью м.с. ICL7660. Стало очень удобно и с осциллографом, и с выходом на тестер, в уме умножаем полученное напряжение на 10, получаем измеряемый ток.

У меня получилась вот такая миниатюрная коробочка.

На улицу вывел ручку переменного сопротивления (R7) подстройки ноля, подстроечником R6 подстраиваем масштабирование устройства 1А = 0,1В. Операционный усилитель можно поставить более современный и лучше Rail-to-Rail. Плату приводить нет смысла. Схема очень простая и делается по применяемой металлической коробочке. Именно металлической, м/схема подвержена воздействию внешних магнитных полей.

Но в этом недостатке и есть нестандартные дополнительные возможности. В формате этой статьи не получится рассказать о этих возможностях. Коротко напишу, что это возможность в реальном времени увидеть на экране осциллографа напряженность магнитного поля трансформатора, смотреть петлю Гистерезиса, дистанционно измерять ток. Очень неординарная функция — это измерять напряженность магнитного поля в реальном времени. Мне не встречались любительские приборы (да еще такой элементарной схемотехники) которые позволяют это делать.

2. Токовые клещи. АРРА-30Т.

Отличие от широко распространенных клещей — выход на осциллограф. Очень удобный и надежный инструмент, качество изготовления высокое, но для любительского применения получается относительно дороговато. Пользоваться удобно, измеряет как постоянный так и переменный ток на двух пределах 40А и 300А (смотрел сам 500А, но видимо на таких токах большая нелинейность). Очень хорошо смотреть стартерные токи автомобиля с пишущим осцилоскопом. И втягивающее видно и сам стартер и работу каждого цилиндра. Отсутствие цифрового дисплея не напрягает. В любом случае при измерениях тестер рядом. Можно включить паралельно осциллографу если уже приспичит. Дополнительные коннекторы приложены.

3. Пояс Роговского.

Рисунок из википедии:

Это самый казусный прибор в моей лаборатории. Появился для измерений токов в тысячи ампер. Прикинув, чем можно измерить такие токи остановился на Поясе (кольце) Роговского, так как сделать что то другое проблематично или дорого. Помыкался по инету. Описаний возможностей этого чуда много, готовые изделия в продаже есть. Реальных измерений ноль, не смотря на массу публикаций. Плюнул и за вечер сделал конструкцию.

Кольца из ламина для пола, кусочки канализационных труб диаметром 100мм и 50мм, ВЧ разьем вот и вся механика.

Кусок от фидера неизвестной породы.

На него плотно намотан провод D=0,22mm.

Витки не считал, пересчитал по длинне и плотности намотки. Получилось 1500витков. Терпеть не могу мотать катушки, но этот пояс намотал за 20мин. Начало провода припаял к центральной жиле кабеля. Центральная жила в конце намотки и сам конец провода катушки это два выхода катушки.

Пояс удобно встал в уплотняющий паз трубы. Длина пояса конечно была определена заранее.

Нагрузил пояс на сопротивление 220ом. Собрал, получил такую конструкцию.

Пропустив через экспериментальный проводник синусоидальный ток силой 400Ампер, замерил выходное напряжение поделки, одновременно сняты показания с клещей АРРА-30. Получилось, что ток силой 1000А создает в поясе Роговского ЭДС равную 0.22вольт. У Кита Сукера в книге "Силовая электроника" есть имперический расчет катушки Роговского. Посчитал, получил 0.23вольта. Остался доволен, витки я точно не считал, да и расчет у Кита имперический. Крутит прибор фазу? Ну и Бог с ней, пусть крутит.Поиметь за вечер такой нужный прибор, задаром, очень удачно. Все было хорошо до начала реальных замеров. Подключив мощный 50Гц трансформатор, к автоматике с ШИМ модуляцией тока и увидев на экране ужас электрика, поматерил Википедию, других авторов-теоретиков, себя и понял почему этот прибор так и не получил широкого распространения появившись аж в 1912г.

Читайте также:  Как хранить инструменты дома

Все авторы публикаций характеризуют этот прибор (видимо переписывая друг у друга) как трансформатор тока (это меня и ввело в ступор, хотя формула наводимого ЭДС говорит другое). И бубнят о необходимости интегратора на выходе, для восстановления формы тока. Выходное напряжение пояса Роговского зависит не от силы исследуемого тока, а от скорости и вектора его изменения!

Это далеко не трансформатор тока и никаким интегратором реальную форму тока не восстановить. Прибор, конечно, используется, другим прибором я и не могу измерить 1000-5000Ампер в проводнике. Результат я получаю правильный, но только тогда, когда форма тока чистая синусоида, 50Гц и я в этом уверен на 100%. В энергетике он применяется видимо тоже с ограничениями. Мои знакомые энергетики о поясе Роговского ни гу-гу.

Устройство специфическое, с массой ограничений в применении итд. Но при необходимости можно работать, так как изготовление быстрое и ничего не стоит.

Выводы: Измерять большие токи сегодня для радиолюбителя не сложно и дешево. Мой любимый прибор это датчик тока на ACS715. Лет пятнадцаь назад делал автоматику на самодельных трансформаторах тока. Но сегодня во многих конструкциях не рационально их применять. По цене дороже получается, линейность хуже и удлиняется время наладки прибора. С интегральным датчиком, как на калькуляторе посчитал, так в реалии и получил. Хотя конечно трансформаторы тока имеют свою незаменимую нишу в конструкциях.

Скажу коротко, что эксперименты с датчиком тока на ACS715 в корень развенчали миф аудиофилов о насыщении трансформатора рабочим током. Привели к переосмысливанию и к совершенно новому алгоритму управления сварочным током аппарата контактной сварки. Доводится до ума автомат пуска (с системой защиты и рестартов) трехфазного двигателя в однофазной сети. На них сейчас оформляется патент на полезную модель. Итд Итп. И все это в направлении электрики и электроники, которая жевана-пережевана еще в прошлом веке. Появились новые компоненты и то что было невозможно совсем недавно, сегодня уже рутина. Но это будет уже другая история.

Трансформа́тор то́ка — трансформатор, первичная обмотка которого подключена к источнику тока, а вторичная обмотка замыкается на измерительные или защитные приборы, имеющие малые внутренние сопротивления.

Измерительный трансформа́тор то́ка — трансформатор, предназначенный для преобразования тока до значения, удобного для измерения. Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в цепь с измеряемым переменным током, а во вторичную включаются измерительные приборы. Ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока, пропорционален току, протекающему в его первичной обмотке.

Трансформаторы тока (далее — ТТ) широко используются для измерения электрического тока и в устройствах релейной защиты электроэнергетических систем, в связи с чем на них накладываются высокие требования по точности. Трансформаторы тока обеспечивают безопасность измерений, изолируя измерительные цепи от первичной цепи с высоким напряжением, часто составляющим сотни киловольт.

К ТТ предъявляются высокие требования по точности. Как правило, ТТ выполняют с двумя и более группами вторичных обмоток: одна используется для подключения устройств защиты, другая, более точная — для подключения средств учёта и измерения (например, электрических счётчиков).

Содержание

Особенности конструкции [ править | править код ]

Вторичные обмотки ТТ (не менее одной на каждый магнитопровод) обязательно нагружаются. Сопротивление нагрузки строго регламентировано требованиями к точности коэффициента трансформации. Незначительное отклонение сопротивления вторичной цепи от номинала, указанного в паспорте ТТ, по модулю полного сопротивления Z или коэффициента мощности cos φ (обычно cos φ = 0,8 индукт.) приводит к изменению погрешности преобразования и, возможно, ухудшению измерительных качеств трансформатора. Значительное увеличение сопротивления нагрузки создает высокое напряжение во вторичной обмотке, достаточное для пробоя изоляции трансформатора, что приводит к выходу трансформатора из строя, а также создаёт угрозу жизни обслуживающего персонала. Кроме того, из-за возрастающих потерь в сердечнике магнитопровода трансформатор начинает перегреваться, что также может привести к повреждению (или, как минимум, к износу) изоляции и дальнейшему её пробою. Полностью разомкнутая вторичная обмотка ТТ не создаёт компенсирующего магнитного потока в сердечнике, что приводит к перегреву магнитопровода и его выгоранию. При этом магнитный поток, созданный первичной обмоткой, имеет очень высокое значение, и потери в магнитопроводе сильно нагревают его. В конструктивном отношении трансформаторы тока выполнены в виде сердечника, шихтованного из холоднокатанной кремнистой трансформаторной стали, на которую наматываются одна или несколько вторичных изолированных обмоток. Первичная обмотка также может быть выполнена в виде катушки, намотанной на сердечник, либо в виде шины. В некоторых конструкциях вообще не предусмотрена встроенная первичная обмотка; первичная обмотка выполняется потребителем путём пропускания провода через специальное окно. Обмотки и сердечник заключаются в корпус для изоляции и предохранения обмоток. В некоторых современных конструкциях ТТ сердечник выполняется из нанокристаллических (аморфных) сплавов для расширения диапазона, в котором трансформатор работает в классе точности.

Коэффициент трансформации измерительных трансформаторов тока является их основной характеристикой. Номинальный (идеальный) коэффициент указывается на шильдике трансформатора в виде отношения номинального тока первичной (первичных) обмоток к номинальному току вторичной (вторичных) обмоток, например, 100/5 А или 10-15-50-100/5 А (для первичных обмоток с несколькими секциями витков). При этом реальный коэффициент трансформации несколько отличается от номинального. Это отличие характеризуется величиной погрешности преобразования, состоящей из двух составляющих — синфазной и квадратурной. Первая характеризует отклонение по величине, вторая отклонение по фазе вторичного тока реального от номинального. Эти величины регламентированы ГОСТами и служат основой для присвоения трансформаторам тока классов точности при проектировании и изготовлении. Поскольку в магнитных системах имеют место потери связанные с намагничиванием и нагревом магнитопровода, вторичный ток оказывается меньше номинального (то есть погрешность отрицательная) у всех ТТ. В связи с этим для улучшения характеристик и внесения положительного смещения в погрешность преобразования применяют витковую коррекцию. А это означает, что коэффициент трансформации у таких откорректированных трансформаторов не соответствует привычной формуле соотношений витков первичной и вторичной обмоток.

Схемы подключения измерительных трансформаторов тока [ править | править код ]


Трансформаторы тока обозначаются ТАа, ТАс, или ТА1 , ТА2, а токовые реле КА1, КА2. В трёхфазных сетях с изолированной нейтралью (сети с напряжением 6-10-35 кВ) трансформаторы тока нередко устанавливаются только на двух фазах (обычно фазы A и C). Это связано с отсутствием нулевого провода в сетях 6 −35 кВ и информация о токе в фазе с отсутствующим трансформатором тока может быть легко получена измерением тока в двух фазах. В сетях с глухозаземлённой нейтралью (сети до 1000В) или эффективно заземлённой нейтралью (сети напряжением 110 кВ и выше) ТТ в обязательном порядке устанавливаются во всех трёх фазах.

Читайте также:  Подбираем обои для кухни

В случае установки в три фазы вторичные обмотки ТТ соединяются по схеме «Звезда» (рис.1), в случае двух фаз — «Неполная звезда» (рис.2). Для дифференциальных защит силовых трансформаторов с электромеханическими реле трансформаторы подключают по схеме «Треугольник» (для защиты обмотки трансформатора, соединённой в звезду при соединении защищаемого трансформатора «треугольник — звезда», что необходимо для компенсации сдвига фаз вторичных токов с целью уменьшения тока небаланса). Для экономии измерительных органов в цепях защиты иногда применяется схема «На разность фаз токов» (не должна применяться для защиты от коротких замыканий за силовыми трансформаторами с соединением треугольник — звезда).

Классификация трансформаторов тока [ править | править код ]

Трансформаторы тока классифицируются по различным признакам:

1. По назначению:

  • измерительные;
  • защитные;
  • промежуточные (для включения измерительных приборов в токовые цепи релейной защиты, для выравнивания токов в схемах дифференциальных защит и т. д.);
  • лабораторные (высокой точности, а также со многими коэффициентами трансформации).

2. По роду установки:

  • для наружной установки (в открытых распределительных устройствах);
  • для внутренней установки;
  • встроенные в электрические аппараты и машины: выключатели, трансформаторы, генераторы и т. д.;
  • накладные — надевающиеся сверху на проходной изолятор (например, на высоковольтный ввод силового трансформатора);
  • переносные (для контрольных измерений и лабораторных испытаний).

3. По конструкции первичной обмотки:

  • многовитковые (катушечные, с петлевой обмоткой и с т. н. «восьмёрочной обмоткой»);
  • одновитковые (стержневые);
  • шинные.

4. По способу установки:

5. По выполнению изоляции:

  • с сухой изоляцией (фарфор, бакелит, литая эпоксидная изоляция и т. д.);
  • с бумажно-масляной изоляцией и с конденсаторной бумажно-масляной изоляцией;
  • газонаполненные (элегаз);
  • с заливкой компаундом.

6. По числу ступеней трансформации:

  • одноступенчатые;
  • двухступенчатые (каскадные).

7. По рабочему напряжению:

  • на номинальное напряжение свыше 1000 В;
  • на номинальное напряжение до 1000 В.

8. Специальные трансформаторы тока:

Параметры трансформаторов тока [ править | править код ]

Важными параметрами трансформаторов тока являются коэффициент трансформации и класс точности.

Коэффициент трансформации [ править | править код ]

Коэффициент трансформации ТТ определяет номинал измерения тока и означает, при каком первичном токе во вторичной цепи будет протекать определённый стандартный ток (чаще всего это 5 А, редко 1 А). Первичные токи трансформаторов тока определяются из ряда стандартизированных номинальных токов. Коэффициент трансформации трансформатора тока обычно записывается в виде отношения номинального первичного тока к номинальному вторичному в виде дроби, например: 75/5 (при протекании в первичной обмотке тока 75 А — 5А во вторичной обмотке, замкнутой на измерительные элементы) или 1000/1 (при протекании в первичной цепи 1000 А, во вторичных цепях будет протекать ток 1 А. Иногда ТТ могут иметь переменный коэффициент трансформации, что возможно пересоединением первичных обмоток из параллельного в последовательное соединение (например, такое решение применяется в трансформаторах тока ТФЗМ-110) либо наличием отводов на первичной или вторичной обмотках (последнее применяется в лабораторных трансформаторах тока типа УТТ) или же изменением количества витков первичного провода, пропускаемого в окно трансформаторов тока без собственной первичной обмотки (трансформаторы тока УТТ).

Класс точности [ править | править код ]

Для определения класса точности ТТ вводятся понятия:

  • погрешности по току Δ I = I 2 − I 1 ′ <displaystyle Delta I=I_<2>-I_<1>^<‘>>, где I 2 <displaystyle I_<2>>— действительный вторичный ток, I 1 ′ = I 1 / n <displaystyle I_<1>^<‘>=I_<1>/n>— приведённый первичный ток, I 1 <displaystyle I_<1>>— первичный ток, n <displaystyle n>— коэффициент трансформатора тока;
  • погрешности по углу δ = α 1 − α 2 <displaystyle delta =alpha _<1>-alpha _<2>>, где α 1 <displaystyle alpha _<1>>— теоретический угол сдвига фаз между первичным и вторичным токами α 1 <displaystyle alpha _<1>>= 180°, α 2 <displaystyle alpha _<2>>— действительный угол между первичным и вторичным током;
  • относительной полной погрешности ε % = ( | I 1 ′ − I 2 | ) / | I 1 ′ | <displaystyle varepsilon \%=(|I_<1>^<‘>-I_<2>|)/|I_<1>^<‘>|>, где | I 1 ′ | <displaystyle |I_<1>^<‘>|>— модуль комплексного приведённого тока.

Погрешности по току и углу объясняются действием тока намагничивания. Для промышленных трансформаторов тока устанавливаются следующие классы точности: 0,1; 0,5; 1; 3, 10Р. Согласно ГОСТ 7746-2001 класс точности соответствует погрешности по току ΔI, погрешность по углу равна: ±40′ (класс 0,5); ±80′ (класс 1), для классов 3 и 10Р угол не нормируется. При этом трансформатор тока может быть в классе точности только при сопротивлении во вторичной цепи не более установленного и тока в первичной цепи от 0,05 до 1,2 номинального тока трансформатора. Добавление после обозначения класса точности трансформаторов тока литеры S (например 0,5 S) означает, что трансформатор будет находиться в классе точности от 0,01 до 1,2 номинального тока. Класс 10Р (по старому ГОСТ Д) предназначен для питания цепей защиты и нормируется по относительной полной погрешности, которая не должна превышать 10 % при максимальном токе КЗ и заданном сопротивлении вторичной цепи. Согласно международному стандарту МЭК (IEС 60044-01) трансформаторы тока должны находится в классе точности при протекании по первичной обмотке тока 0,2—200 % номинального, что обычно достигается изготовлением сердечника из нанокристаллических сплавов.

Обозначения трансформаторов тока [ править | править код ]

Отечественные трансформаторы тока имеют следующее обозначения:

  • первая буква в обозначении «Т» — трансформатор тока;
  • вторая буква — разновидность конструкции: «П» — проходной, «О» — опорный, «Ш» — шинный, «Ф» — в фарфоровой покрышке;
  • третья буква —материал изоляции: «М» — масляная, «Л» — литая изоляция, «Г» — газовая (элегаз).

Далее через тире пишется класс изоляции трансформатора тока, климатическое исполнение и категория установки. Например: ТПЛ-10УХЛ4 100/5А: «трансформатор тока проходной с литой изоляцией с классом изоляции 10 кВ, для умеренного и холодного климата, категории 4 с коэффициентом трансформации 100/5» (читается как «сто на пять»).

118.. СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ.

Измерительные трансформаторы используют главным образом для подключения электроизмерительных приборов в цепи переменного тока высокого напряжения. При этом электроизмерительные приборы оказываются изолированны­ми от цепей высокого напряжения, что обеспечивает безопас­ность работы обслуживающего персонала. Кроме того, изме­рительные трансформаторы позволяют расширять пределы измерения приборов, т. е. измерять большие токи и напряже­ния с помощью сравнительно несложных приборов, рассчи­танных для измерения малых токов и напряжений. В ряде случаев измерительные трансформаторы служат для подклю­чения к цепям высокого напряжения обмоток реле, обеспечи­вающих защиту электрических установок от аварийных режи­мов.

Типы измерительных трансформаторов. Измерительные трансформаторы подразделяют на два типа — трансформато­ры напряжения и трансформаторы тока. Первые служат для включения вольтметров и других приборов, реагиру­ющих на значение напряжения (например, катушек напряже­ния ваттметров, счетчиков, фазометров и различных реле). Вторые служат для включения амперметров и токовых катушек указанных приборов.

Измерительные трансформаторы изготовляют мощно­стью от пяти до нескольких сотен вольт-ампер; они рассчитаны для совместной работы со стандартными при­борами (амперметрами на 1; 2; 2,5 и 5 А, вольтметрами на 100 и В).

Читайте также:  Кресла для бани и сауны

Трансформатор напряже­ния. Его выполняют в виде двухобмоточного понижа­ющего трансформатора (рис. 3.33, а). Для обеспече­ния безопасности работы обслуживающего персонала вторичную обмотку тщате­льно изолируют от первич­ной и заземляют.

Рис. 3.33. Схема включения (а) и век­торная диаграмма измерительного трансформатора напряжения (б)

Так как сопротивления обмоток вольтметров и других приборов, подключаемых к трансформатору на­пряжения, велики, то он практически работает в режиме холостого хода. В этом режиме можно с достаточной степенью точности считать, что Ul = U2=U2k.

В действительности ток холостого хода I (а также не­большой ток нагрузки) создает в трансформаторе падение напряжения, поэтому, как видно из векторной диаграммы (рис. 3.33, б), и между векторами этих напряжений имеется некоторый сдвиг по фазе δu. В результате при изме­рениях образуются некоторые погрешности.

В измерительных трансформаторах напряжения различа­ют два вида погрешностей:

а) относительную погрешность напряжения

б) угловую погрешность δu; за ее значение принимают угол между векторами и — . Она влияет на результаты измерений, выполненных с помощью ваттметров, счетчиков, фазометров и прочих приборов, показания которых зависят не только от силы тока и напряжения, но и от угла сдвига фаз между ними. Угловая погрешность считается положительной, если вектор опережает вектор .

В зависимости от значения допускаемых погрешностей стационарные трансформаторы напряжения подразделяют на три класса точности: 0,5; 1 и 3, а лабораторные — на четыре класса: 0,05; 0,1; 0,2 и 0,5. Обозначение класса соот­ветствует значению относительной погрешности уи при номинальном напряжении Ulном. Угловая их погрешность составляет 20. 40 угл. мин.

Выпускаемые промышленностью трансформаторы напря­жения сохраняют класс точности при изменении первичного напряжения от 80 до 120% номинального.

Рис. 3.34. Схема включения измерительного трансформатора тока (а), общий вид проходного изолятора (б) и векторная диаграмма (в):

1— медный стержень (первичная обмотка); 2 — вторичная обмотка; 3 — магнитопровод

Для уменьшения погрешностей уи и δи сопротивления обмоток трансформатора и делают по возможности малыми, а магнитопровод выполняют из высококачественной стали достаточно большого поперечного сечения, чтобы в рабочем режиме он не был насыщен. Благодаря этому обес­печивается значительное уменьшение тока холостого хода.

Трансформатор тока. Его выполняют в виде двухобмоточ­ного повышающего трансформатора (рис. 3.34, а) или в виде проходного трансформатора, у которого первичной обмот­кой служит провод, проходящий через окно магнитопровода. В некоторых конструкциях магнитопровод и вторичная обмотка смонтированы на проходном изоляторе, служащем для ввода высокого напряжения в силовой трансформатор или другую электрическую установку. Первичной обмоткой трансформатора служит медный стержень, проходящий вну­три изолятора (рис. 3.34, б).

Сопротивления обмоток амперметров и других приборов, подключаемых к трансформатору тока, обычно малы. Поэто­му он практически работает в режиме короткого замыкания, при котором токи I1 и во много раз больше тока I, и с достаточной степенью точности можно считать, что

В действительности из-за наличия тока холостого хода в рассматриваемом трансформаторе и между векторами этих токов имеется некоторый угол, отличный от 180° (рис. 3.34, в). Это создает относительную токовую по­грешность

и угловую погрешность, измеряемую углом δi, между векто­рами и . Погрешность δi считается положительной, если вектор — опережает вектор .

В зависимости от значения допускаемых погрешностей трансформаторы тока подразделяют на пять классов точнос­ти: стационарные — 0,2; 0,5; 1; 3; 10 и лабораторные — 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2. Приведенные цифры соответствуют допус­каемой для данного класса токовой погрешности при номи­нальном значении тока. Угловая погрешность составля­ет 10. 120 угл. мин.

Для уменьшения токовой и угловой погрешностей магнитопровод трансформатора тока изготовляют из высоко­качественной стали достаточно большого сечения, чтобы в рабочем режиме он был не насыщен (B = 0,06. 0,1 Тл). При этих условиях намагничивающий ток будет мал.

Следует отметить, что размыкание цепи вторичной обмотки трансформатора тока недопустимо. Трансформатор переходит в режим х.х. и его результирующая МДС, в рабочем режиме равная , становится (рис. 3.34, в). В резуль­тате резко (в десятки и сотни раз) возрастает магнитный поток в магнитопроводе, а индукция в нем достигает значения В>2 Тл, что приводит к сильному возрастанию магнитных потерь в стали; при этом трансформатор может сгореть. Еще большую опасность представляет резкое повышение напряжения на зажимах вторичной обмотки до нескольких сотен и даже тысяч вольт. Для предотвращения режима холостого хода при отключении приборов следует замыкать вторичную обмотку трансформатора тока накоротко.

Измерительный тр-р тока (ТТ)- Это спец тр-р,работающий в режиме КЗ и предназначен для расширения пределов измерений приборов, реагир на величину тока(амперметр,ток катушки)

Токовый датчик для измерения параметров переменного тока может рассматриваться как разновидность простого трансформатора тока. Трансформатор по существу имеет две катушки на общем железном сердечнике. Напряжение I1подаётся на катушку В1, наводя через общий сердечник напряжение I2 на катушке В2.

Тот же самый принцип используется в токовом датчике (см. рис.). На замкнутом магнитопроводе в виде клещей замкнутых на проводнике, находится катушка B2 , по которой протекает электрический ток I1.

В1 это просто проводник, на котором пользователь проводит измерения, при количестве обмоток, образуемых проводником — равным единице. Токовый датчик замкнутый вокруг проводника вырабатывает выходной ток, значения которого определяются количеством витков на катушке В2, по формуле:

I2 (выход датчика) = (N1 / N2) x I1, где N1 = 1 или, иначе, Выходное значение датчика = I1/N2 (где N2 это число витков на катушке датчика).

Часто бывает очень трудно измерить I1 непосредственно, так как значение силы тока слишком велико, чтобы подавать его непосредственно на цепь измерительного прибора, или просто потому, что недопустимо разрывать цепь. Для обеспечения приемлемого выходного значения на катушке датчика размещается большое количество витков.

U1-U2-короткозамк контур-размаг тр-р

Количество витков на катушке датчика в большинстве случаев имеют кратные значения (например, 100, 500 или 1000).

Если N2 равно 1000, в этом случае клещи имеют соотношение N1/ N2 или 1/1000, которое обозначается как 1000:1. Ещё один способ выразить соотношение это сказать что выходное значение датчика 1 мА/А — выходное значение 1 мА (I2) для 1А (или 1А@1000А) появляющееся на дисплее датчика. Существует множество других возможных соотношений: 500:5, 2000:2, 3000:1, 3000:5 и так далее — для различного применения. В большинстве случаев токовый датчик используется с цифровым мультиметром. Рассмотрим для примера токовый датчик с соотношением 1000:1 с токовым выходом и соотношением 1мА/A.

Данное соотношение означает, что ток, протекающий через захваты токовых клещей преобразуется в ток на выходе следующим образом: Входной ток проводника

Ссылка на основную публикацию
Титов руслан валентинович ростелеком
Компания «Ростелеком» — общепризнанный технологический лидер в инновационных решениях в области кибербезопасности, электронного правительства, здравоохранения, облачных вычислений, образования и жилищно-коммунальных...
Температура трубы печки в бане
Любые печи в бане должны быть установлены в соответствии с требованиями нормативных документов. Какие правила пожарной безопасности применяются для таких...
Теплая грядка осенью для весны
«Готовь сани летом, а телегу зимой» — гласит русская пословица. Вот и мы делаем тёплые грядки осенью для посадки растений...
Тише едешь дальше будешь продолжение
Продолжение пословиц и поговорок открывает нам привычные изречения порой с самой необычной и даже противоположной стороны! В усеченном варианте мы...
Adblock detector