Трансформатором тока(ТН, TV) – называют электротехническое устройство, изменяющее величину выходного значения электротока в процессе передачи с первичной на вторичную обмотку. В результате пропуска через трансформатор, электрический ток передаётся из одной системы в другую, пропорционально изменяясь, в зависимости от поставленной задачи.
Особенности конструкции и принцип работы
Принцип работы трансформаторов тока основан на использовании закона электромагнитной индукции.
Прибор состоит из следующих элементов:
- первичной и вторичной обмоток;
- замкнутого сердечника (магнитопровода).
Обмотки накручены вокруг сердечника, изолированно от него и друг от друга. Иногда первичная обмотка может заменяться медной или алюминиевой шиной. Трансформация величины электрического тока происходит за счёт разницы количества витков первичной и вторичной обмоток. В большинстве случаев устройство предназначено для снижения показателя тока, поэтому вторичная обмотка выполняется с меньшим количеством витков, нежели первичная.
Электроток подаётся на первичную обмотку при последовательном подключении. В результате на катушке формируется магнитный поток и наводится электродвижущая сила, вызывающая возникновение тока на выходной катушке.
К выходной обмотке подключают потребляющий прибор, в зависимости от целей, для которых используется устройство.
Некоторые устройства выполняются с несколькими выходными катушками, что позволяет путём переключения изменять величину трансформации электрического тока. В целях безопасности, для обеспечения защиты при пробое изоляции, выходной контур заземляется.
Виды трансформаторов тока
Данные электротехнические устройства классифицируются по нескольким характеристикам. В зависимости от назначения токовые трансформаторы могут быть:
- защитными – снижающими параметры тока для предотвращения выхода из строя потребляющих устройств;
- измерительными – через которые подключаются средства измерения, в том числе электросчётчики;
- промежуточными – устанавливаемыми в системы релейной защиты;
- лабораторными – используемыми для исследовательских целей, обладающими низкой погрешностью измерения, нередко – с несколькими коэффициентами трансформации.
Учитывая характер условий эксплуатации, различают трансформаторы:
- для наружной установки – защищённые от воздействия атмосферных факторов, которые можно использовать на открытом воздухе;
Три трансформатора тока для 3-х фаз(А, B? C) - внутренние – применяемые внутри помещений;
ТТ для установки внутри помещений - встроенные – расположенные внутри электрических приборов и являющиеся их составной частью(3 ТА для каждой фазы показаны стрелкой).
Встроенные ТТ
В зависимости от исполнения первичных обмоток различают устройства:
- одновиткового исполнения;
- многовитковые;
- шинные.
С учётом способа установки их подразделяют на следующие типы:
- проходной;
- опорный.
По числу ступеней изменения тока выделяют трансформаторы:
- одноступенчатого,
- двухступенчатого (каскадного) типа.
Устройства, в зависимости от величины напряжения, на которое они рассчитаны делят на предназначенные для работы в условиях более и менее 1000 В.
Для изготовления сердечника применяется специальная трансформаторная сталь. Изоляция выполняется сухой (бакелитовой, фарфоровой), обычной или бумажно-масляной.
Расшифровка маркировки
Технические параметры
Трансформаторы тока характеризуются следующими индивидуальными параметрами:
- Номинальным током – позволяющим аппарату функционировать длительное время, не перегреваясь;
- Номинальным напряжением – значение должно обеспечивать нормальную работу трансформатора. Именно этот показатель влияет на качество изоляции между обмотками, одна из которых находится под высоким напряжением, а другая заземлена.
- Коэффициентом трансформации;
Формула по вычислению коэффициента трансформации где:
- U1 и U2 – напряжение в первичной и вторичной обмотки,
- N1 и N2 – количество витков в первичной и вторичной обмотке,
- I1 и I2 – ток в первичной и вторичной обмотки(обычно ток во вторичной обмотке равен 1А или 5А).
- Погрешностью значения электротока – вызывается намагничиванием;
- Номинальной нагрузкой, определяющей нормальную работу прибора;
- Номинальной предельной кратностью – максимально допустимое значение отношения первичного значения электротока к номинальному;
- Предельной кратностью вторичного тока – соотношение наибольшего тока вторичной обмотки к его номинальной величине.
При выборе устройства необходимо учитывать значение указанных и других характеристик.
Схемы подключения трансформаторов тока
Силового оборудования
Схема подключения для 110 кВ и выше:
Схема подключения для 6-10 кВ в ячейках КРУ:
Вторичные цепи
Схема включение трансформатора тока в полную звезду:
Схема включение трансформатора тока в неполную звезду(З а счет распределения токов на дополнительном приборе получается отобразить векторную сумму фаз А и С, которая противоположно направлена вектору фазы В при симметричном режиме нагрузки сети):
Схема включение трансформатора тока в неполную звезду(для контроля линейного тока с помощью реле):
Схема включение трансформатора тока в полную звезду с подключением обмотки реле к фильтру нулевой последовательности(ФТНП):
Популярные виды и стоимость трансформаторов
Бытового потребителя больше интересуют токовые трансформаторы, используемые для подключения электросчётчиков. В продаже предлагаются приборы типов:
- ТТИ;
- ТТН;
- ТОП;
- ТОЛ и другие.
Цена зависит от разновидности, конструкции, характеристик и напряжений на котором будет использоваться ТН:
- 0,66 кВ от 300 – 5000,
- 6-10 кВ 10000 – 45000,
- 35 кВ – около 50 000р,
- 110 кВ и выше – нужно уточнять у производителя.
Возможные неисправности
Указанные устройства чаще всего выходят из строя в результате повреждения изоляции, вызванного перегревом, непредусмотренным механическим воздействием или ошибкой при сборке.
Чтобы проверить состояние прибора, измеряют сопротивление межвитковой изоляции. Если она меньше установленного значения, оборудование нуждается в замене или ремонте.
Также для диагностики используются специальные приборы – тепловизоры, позволяющие проверить состояние всей действующей схемы. Наиболее сложные диагностические процедуры производятся в лабораторных условиях. Своевременная диагностика позволяет исключить аварийные ситуации и обеспечить нормальную работу устройств.
