Первичные измерительные преобразователи тока

ПАССИВНЫЕ ЛИНЕЙНЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ СИНУСОИДАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И ТОКОВ.

К ИО (измерительным органам) воздействующая величина – ток – обычно подводится от ИП тока (измерительных преобразователей), в качестве которых применяются трансформаторы тока (ТТ).

Условное буквенное обозначение на схемах:

ТА – первичный измерительный трансформатор тока,

ТАL – вторичный измерительный трансформатор тока.

ТТ представляют собой аппараты для преобразования токов первичных цепей в стандартные токи 5 или 1А, т.е.

I _2ном = 1; 5 А при любых значениях номинального первичного тока I _1ном.

ТТ обеспечивают изоляцию цепей тока ИО от высокого напряжения.

а)

б)

Рис. 1.1. Трансформаторы тока:

а) низковольтный кабельный трансформатор тока;

б) высоковольтный трансформатор тока на напряжение 220 кВ.

Конструктивно трансформатор тока представляет собой стальной сердечник с двумя обмотками: первичной w ₁ и вторичной w ₂ (Рис. 1.2).

Рис. 1.2. Устройство трансформатора тока

Первичная обмотка w ₁ включена последовательно в цепь контролируемого тока, вторичная обмотка w ₂ замкнута на сопротивление нагрузки Z _н.

Л₁ и Л₂ – выводы первичной обмотки (маркируются произвольно),

И₁ и И₂ – выводы вторичной обмотки (маркируются с учетом принятого обозначения выводов первичной обмотки).

Первичный ток I ₁ создает в сердечнике ТТ магнитный поток Ф ₁, который пересекая витки вторичной обмотки, индуцирует в ней вторичный ток I ₂, который также создает в сердечнике магнитный поток Ф ₂, но направленный противоположно магнитному потоку Ф ₁. Результирующий поток Ф _р = Ф ₁ – Ф ₂.

Согласно закону полного тока

I ₁ w ₁ – I ₂ w ₂ = F _нам.

Результирующая МДС F _нам (намагничивающая сила) создается частью тока I ₁, которая называется током намагничивания I _нам, т.е. F _нам = I _нам w ₁.

В идеальном ТТ F _нам = 0. Тогда I ₁ w ₁ – I ₂ w ₂ = 0 и .

Отношение чисел витков обмоток называется витковым коэффициентом трансформации трансформатора тока:

.

Отношение первичных и вторичных номинальных токов называется номинальным коэффициентом трансформации трансформатора тока:

.

Из-за потерь в стали сердечника значения виткового и номинального коэффициентов трансформации трансформаторов тока различны. Рассмотрим схему замещения трансформатора тока (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Схема замещения трансформатора тока

Первичный ток I ₁ проходит сопротивление Z ₁ и далее разветвляется по двум параллельным ветвям. На нагрузку поступает вторичный ток I ₂, по ветви намагничивания замыкается ток намагничивания I _нам= I ₁– I ₂. Введение ветви намагничивания в схему замещения ТТ позволяет учесть погрешности при реальном процессе трансформации.

I ₁ w ₁ – I ₂ w ₂ = F _нам= I _нам w ₁, и соотношение первичного и вторичного токов имеет вид , т.е. реальный ТТ имеет погрешности.

Из схемы замещения следует, что величина погрешности зависит от значения сопротивления ветви намагничивания Z _нам и от его соотношения с сопротивлением нагрузки Z _н. Сопротивление намагничивания определяется конструкцией трансформатора тока, характеристикой стали сердечника и кратностью первичного тока. Увеличение первичного тока приводит к насыщению стали и уменьшению сопротивления Z _нам, что приводит к росту погрешности. Если увеличивать нагрузку при неизменном первичном токе, то I ₂ уменьшается, I _нам увеличивается → также происходит увеличение погрешности.

Различают следующие виды погрешностей.

Токовая погрешность f определяет разницу между измеренным модулем тока и его фактическим значением.

Фазовая погрешность δ определяет угол сдвига вторичного тока относительно первичного.

Полная погрешность ε. ТТ, используемые в РЗ, имеют два класса точности: 5Р и 10Р. Полная погрешность первых не должна превышать ε = 5 %, а вторых ε = 10% при заданной вторичной нагрузке и расчетной предельной кратности первичного тока.

ТТ, в отличие от силовых трансформаторов, работают в условиях, близких к режиму короткого замыкания вторичной обмотки.

При размыкании вторичной обмотки (режим ХХ) весь первичный ток переходит в ветвь намагничивания, и ТТ переходит в режим глубокого насыщения. Режим насыщения сопровождается нагревом магнитопровода и возникновением опасных перенапряжений на вторичных зажимах и повреждением изоляции ТТ.

Работа ТТ с разомкнутой вторичной обмоткой недопустима, а работа с закороченной является частным случаем нормальной работы. По условиям электробезопасности вторичные обмотки ТТ заземляются.

Дата добавления: 2014-01-07