Transformator de curent

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 28 martie 2021; verificările necesită 6 modificări .

Transformator de curent de măsurare - este un transformator de tip step-up conceput pentru a converti un curent mare [1] la o valoare convenabilă pentru măsurare. Înfășurarea primară a transformatorului de curent este un conductor cu un curent alternativ măsurat, iar instrumentele de măsură sunt conectate la secundar. Curentul care curge în înfășurarea secundară a unui transformator de curent este proporțional cu curentul care curge în înfășurarea sa primară. Numărul de spire din înfășurarea secundară este luat în așa fel încât curentul de funcționare din acesta să fie de 5A (sau în modele încorporate în multimetre - unități de miliamperi [2] ).

Transformatoarele de curent (denumite în continuare CT) sunt utilizate pe scară largă atât pentru măsurarea curentului electric, cât și în dispozitivele de protecție cu relee pentru sistemele de energie electrică. Pe lângă scopul lor principal (extinderea limitelor de măsurare ale dispozitivelor), transformatoarele de curent protejează dispozitivele de efectele dăunătoare ale curenților de scurtcircuit . Transformatoarele de curent sunt folosite și pentru măsurarea curentului (chiar și în cantitate mică) în instalațiile de înaltă tensiune, ajungând adesea la sute de kilovolți. Măsurarea directă (fără CT) înseamnă pericol de atingere a ampermetrului, de ex. la un fir de înaltă tensiune.

CT-urile sunt supuse unor cerințe ridicate de precizie. CT-urile sunt efectuate cu una, două sau mai multe grupuri de înfășurări secundare: unul este utilizat pentru alimentarea dispozitivelor RZiA , celălalt, mai precis, pentru conectarea dispozitivelor de măsurare și măsurare (de exemplu, contoare electrice ).

Caracteristici de design

Din punct de vedere structural, transformatoarele de curent sunt realizate sub forma unui miez laminat din oțel de transformator de siliciu laminat la rece , pe care sunt înfășurate una sau mai multe înfășurări izolate secundare. Înfășurarea primară poate fi realizată și sub forma unei bobine înfășurate pe un miez, sau sub formă de bară. Adesea, în proiectarea transformatoarelor pentru curenți nominali mari, o înfășurare primară încorporată nu este deloc prevăzută: se realizează în timpul instalării transformatorului prin trecerea unui fir (autobuz) printr-o fereastră din carcasă. Înfășurările și miezul din CT-urile moderne sunt încapsulate pentru a izola și proteja înfășurările. De asemenea, în unele modele moderne CT, miezul este realizat din aliaje nanocristaline (amorfe) pentru a extinde domeniul în care funcționează transformatorul în clasa de precizie.

Înfășurările secundare CT (cel puțin una pentru fiecare miez magnetic) trebuie să fie încărcate. Rezistența la sarcină este strict reglementată de cerințele privind precizia raportului de transformare. O ușoară abatere a rezistenței circuitului secundar de la valoarea nominală specificată în pașaportul CT, modulo impedanța Z sau factorul de putere cos φ (de obicei cos φ = 0,8 induct.) duce la o creștere a erorii de conversie. Înfășurarea ampermetrului are o rezistență foarte scăzută și, prin urmare, transformatorul de curent funcționează în condiții apropiate de un scurtcircuit. O creștere semnificativă a rezistenței sau o deschidere completă a circuitului de sarcină creează o tensiune ridicată în înfășurarea secundară, care poate rupe izolația transformatorului, ceea ce duce la defectarea transformatorului. O înfășurare secundară CT complet deschisă nu creează un flux magnetic compensator în miez, ceea ce duce la supraîncălzirea circuitului magnetic, izolarea, îmbătrânirea lui ulterioară și posibila defalcare. In acest caz, fluxul magnetic creat de infasurarea primara are o valoare foarte mare; transformatorul zumzea mult si pierderile din circuitul magnetic il incalzesc.

Raportul de transformare al transformatoarelor de curent de măsurare este principala lor caracteristică. Coeficientul nominal (ideal) este indicat pe plăcuța de identificare a transformatorului ca raport dintre curentul nominal al înfășurărilor primare (primare) și curentul nominal al înfășurărilor secundare (secundare), de exemplu, 100/5 A sau 10-15- 50-100/5 A (pentru înfășurări primare cu mai multe secțiuni de spire). În același timp, raportul de transformare real este oarecum diferit de cel nominal. Această diferență este caracterizată de mărimea erorii de conversie, care constă din două componente - în fază și în cuadratura. Primul caracterizează abaterea în mărime, al doilea caracterizează abaterea de fază a curentului real secundar față de cel nominal. Aceste valori sunt reglementate de GOST și servesc drept bază pentru atribuirea claselor de precizie transformatoarelor de curent în proiectare și fabricare. Deoarece în sistemele magnetice există pierderi asociate cu magnetizarea și încălzirea circuitului magnetic, curentul secundar este mai mic decât curentul nominal (adică eroarea este negativă) pentru toate CT-urile. În acest sens, pentru a îmbunătăți performanța și pentru a introduce o părtinire pozitivă în eroarea de conversie, este utilizată corecția de viraj. Și aceasta înseamnă că raportul de transformare al unor astfel de transformatoare corectate nu corespunde formulei obișnuite pentru raportul spirelor înfășurărilor primare și secundare.

Scheme de conectare ale transformatoarelor de curent de măsurare

Transformatoarele de curent sunt desemnate TAa, TAs sau TA1, TA2 și releele de curent KA1, KA2. În rețelele trifazate cu neutru izolat (rețele cu o tensiune de 6-10-35 kV), transformatoarele de curent sunt adesea instalate doar pe două faze (de obicei fazele A și C). Acest lucru se datorează absenței unui fir neutru în rețelele de 6-35 kV și informații despre curentul într-o fază cu un transformator de curent lipsă pot fi obținute cu ușurință prin măsurarea curentului în două faze. În rețelele cu un neutru solid împământat (rețele de până la 1000 V) sau un neutru efectiv împământat (rețele cu o tensiune de 110 kV și mai sus), CT-urile trebuie instalate în toate cele trei faze.

În cazul instalării în trei faze, înfășurările secundare ale TC sunt conectate conform schemei „Star” (Fig. 1), în cazul a două faze - „Steaua incompletă” (Fig. 2). Pentru protecția diferențială a transformatoarelor de putere cu relee electromecanice, transformatoarele sunt conectate conform schemei „Triunghi” (pentru a proteja înfășurarea transformatorului conectată într-o stea atunci când transformatorul protejat este conectat „triunghi - stea”, ceea ce este necesar pentru a compensa faza deplasarea curenților secundari pentru a reduce curentul de dezechilibru). Pentru a salva dispozitivele de măsurare în circuitele de protecție, se folosește uneori schema „Pentru diferența de fază a curenților” (nu trebuie utilizată pentru a proteja împotriva scurtcircuitelor din spatele transformatoarelor de putere cu o conexiune în stea triunghi).

Clasificarea transformatoarelor de curent

Transformatoarele de curent sunt clasificate după mai multe criterii:

1. Prin programare:

măsurare;
de protecţie;
intermediar (să includă instrumente de măsură în circuitele de curent de protecție cu relee, să egalizeze curenții în circuitele de protecție diferențială etc.);
laborator (precizie mare, precum și cu multe rapoarte de transformare).

2. După tipul de instalare:

pentru instalare în exterior (în tablouri deschise);
pentru instalare în interior;
încorporate în aparate și mașini electrice: întrerupătoare, transformatoare, generatoare etc.;
deasupra capului - așezat deasupra izolatorului bucșei (de exemplu, la intrarea de înaltă tensiune a unui transformator de putere);
portabil (pentru măsurători de control și teste de laborator).

3. Conform designului înfășurării primare:

multi-turn (bobină, cu o înfășurare buclă și cu așa-numita „opt înfășurare”);
cu o singură tură (tijă);
obosi.

4. Conform metodei de instalare:

walk-through-uri;
a sustine.

5. Pentru implementarea izolației:

cu izolație uscată (porțelan, bachelit, izolație epoxidica turnată etc.);
cu izolație hârtie-ulei și cu izolație hârtie-ulei de condensator;
umplut cu gaz ( gaz SF6 );
cu umplutură compusă.

6. În funcție de numărul de pași de transformare:

într-o singură etapă;
în două etape (cascada).

7. Tensiune de funcționare:

pentru tensiune nominală peste 1000 V;
pentru tensiune nominală de până la 1000 V.

8. Transformatoare de curent speciale:

secvența zero;
centura Rogowski .

Parametrii transformatoarelor de curent

Parametrii importanți ai transformatoarelor de curent sunt raportul de transformare și clasa de precizie.

Raportul de transformare

Raportul de transformare CT determină valoarea curentului de măsurare și înseamnă la ce curent primar va curge un anumit curent standard în circuitul secundar (cel mai adesea este de 5 A, mai rar de 1 A). Curenții primari ai transformatoarelor de curent sunt determinați dintr-o gamă de curenți nominali standardizați. Raportul de transformare al unui transformator de curent este de obicei scris ca un raport dintre curentul primar nominal și curentul secundar nominal sub forma unei fracții, de exemplu: 75/5 (atunci când un curent curge în înfășurarea primară 75 A - 5A în înfășurarea secundară, închisă la elementele de măsurare) sau 1000/1 (când curge în circuitul primar de 1000 A, în circuitele secundare va curge un curent de 1 A. Uneori TC-urile pot avea un raport de transformare variabil, care este posibil prin reconectarea înfășurărilor primare de la conexiunea paralelă la conexiune în serie (de exemplu, această soluție este utilizată la transformatoarele de curent TFZM-110) sau prezența unor prize pe înfășurările primare sau secundare (aceasta din urmă este utilizată la transformatoarele de curent de laborator de tip UTT) sau prin modificarea numărului de spire ale firului primar trecut prin fereastra transformatoarelor de curent fără înfășurare primară proprie (transformatoare de curent UTT).

Clasa de precizie

Pentru a determina clasa de precizie a CT, sunt introduse următoarele concepte:

erori de curent , unde este curentul secundar real, este curentul primar redus, este curentul primar, este raportul transformatorului de curent; $\Delta I=I_{2}-I_{1}^{'}$ $eu_{2}$ $I_{1}^{'}=I_{1}/n$ $I_1$ $n$
erori unghiulare , unde este unghiul teoretic de defazare între curentul primar și cel secundar  = 180°, este unghiul real dintre curentul primar și cel secundar; $\delta =\alpha _{1}-\alpha _{2)$ $\alpha_{1}$ $\alpha_{1}$ $\alpha_2$
eroare totală relativă , unde este modulul curentului redus complex. $\varepsilon \%=(|I_{1}^{'}-I_{2}|)/|I_{1}^{'}|$ $|I_{1}^{'}|$

Erorile de curent și unghi sunt explicate prin acțiunea curentului de magnetizare. Pentru transformatoarele de curent industriale se stabilesc următoarele clase de precizie: 0,1; 0,5; unu; 3, 10R. Conform GOST 7746-2001, clasa de precizie corespunde erorii curente ΔI, eroarea unghiului este: ±40′ (clasa 0,5); ±80′ (clasa 1), pentru clasele 3 și 10P unghiul nu este standardizat. În acest caz, transformatorul de curent poate fi în clasa de precizie numai dacă rezistența în circuitul secundar nu este mai mare decât valoarea setată și curentul în circuitul primar este de la 0,05 la 1,2 din curentul nominal al transformatorului. Adăugarea literei S după desemnarea clasei de precizie a transformatoarelor de curent (de exemplu, 0,5 S) înseamnă că transformatorul va fi în clasa de precizie de la 0,01 la 1,2 din curentul nominal. Clasa 10R (conform vechiului GOST D) este proiectată pentru alimentarea circuitelor de protecție și este evaluată în funcție de eroarea totală relativă, care nu trebuie să depășească 10% la curentul maxim de scurtcircuit și o rezistență dată a circuitului secundar. Conform standardului internațional IEC (IEC 60044-01), transformatoarele de curent trebuie să fie în clasa de precizie atunci când curentul care curge prin înfășurarea primară este de 0,2-200% din curentul nominal, care este de obicei obținut prin fabricarea unui miez din aliaje nanocristaline. .

Denumirile transformatoarelor de curent

Transformatoarele de curent domestic au următoarele denumiri:

prima literă din denumirea „T” este un transformator de curent;
a doua literă este un tip de construcție: „P” - trecere prin trecere, „O” - suport, „Sh” - anvelopă, „F” - într-o anvelopă de porțelan;
a treia literă este materialul izolator: "M" - ulei, "L" - izolație turnată, "G" - gaz ( SF6 ).

Mai departe, prin liniuță sunt scrise clasa de izolație a transformatorului de curent, versiunea climatică și categoria de instalare. De exemplu: TPL-10УХЛ4 100/5А: „transformator de curent cu izolație turnată cu clasa de izolație 10 kV, pentru climă moderată și rece, categoria 4 cu un raport de transformare de 100/5” (a se citi „o sută cu cinci”).

Note

Spre deosebire de un transformator de tensiune, un transformator de curent are un mod de ralanti care este de urgență. Fluxul magnetic rezultat în circuitul magnetic CT este egal cu diferența dintre fluxurile magnetice create de înfășurările primare și secundare. În condiții normale de funcționare a transformatorului, acesta este mic. Cu toate acestea, atunci când circuitul înfășurării secundare este deschis, în miez va exista doar fluxul magnetic al înfășurării primare, care depășește semnificativ diferența de flux magnetic. Pierderile în miez vor crește dramatic, transformatorul se va supraîncălzi și se va defecta („foc de oțel”). În plus, va apărea un EMF mare la capetele circuitului secundar rupt , periculos pentru munca operatorului. Prin urmare, transformatorul de curent nu poate fi conectat la linie fără un dispozitiv de măsurare conectat la acesta. Dacă este necesară deconectarea dispozitivului de măsurare de la înfășurarea secundară a transformatorului de curent, acesta trebuie scurtcircuitat.
Conform PUE, înfășurarea secundară a TC trebuie să fie împământă (pentru a proteja împotriva șocurilor electrice în timpul defectării izolației sau când este indusă tensiune înaltă din cauza unui circuit secundar deschis).

Vezi și

Literatură

PUE
Shabad M.A. Transformatoare de curent în circuitele de protecție cu relee. Ediție educațională. — 1998.
Rodshtein L.A. Aparat electric: un manual pentru școlile tehnice. - Ed. a 3-a. - L . : Energoizdat. Leningrad. departament, 1981.
Afanasiev V. V. și alții.Transformatoare de curent. - L . : Energoatomizdat, 1989.
Cernobrov N. V. Protecție releu. - M .: Energie, 1974.

Note

↑ Ce este curentul electric: concepte și caracteristici de bază . Electroinfo.net (2 mai 2020). Data accesului: 12 august 2021. (Rusă)
↑ Curent, tensiune, rezistență, putere și alte cantități. (rusă) ? . Electrolife . Data accesului: 12 august 2021. (nedefinit)

Link -uri

Dispozitivul transformatoarelor de curent
Transformatoare pentru instrumente de curent alternativ
Transformatoare de masurare curent si tensiune