Формула коэффициент трансформации трансформатора тока

Содержание

Откуда взялись формулы расчета трансформаторов и дросселей?

Формула коэффициент трансформации трансформатора тока

Ранее я описал физику работы трансформатора. Однако, глядя на формулы или номограммы для инженерного расчета трансформаторов трудно представить их связь с физическими основами. А это не способствует пониманию особенностей той, или иной, методики расчета и принятых при этом допущений и ограничений. И дает простор для мифотворчества.

Я не ставлю задачу выбора лучшей методики расчета, как и подробного описания любой из них. Я просто покажу, откуда взялись все эти формулы, и что они значат.

Но сначала нужно сказать пару слов о самих трансформаторах. Трансформатор может не иметь сердечника, такой трансформатор называют воздушным.

Сердечник может быть выполнен не из ферромагнитного материала, но область применения таких трансформаторов несколько ограничена. Сердечник может быть ферромагнитным, например, из электротехнической стали (трансформаторное железо), феррита, пермалоя, и т.п.

Именно такие трансформаторы встречаются чаще всего. Кроме того, сердечники могут быть разной формы, что несколько влияет на расчет.

Особенностью ферромагнитных материалов является то, что связь индукции и напряженности магнитного поля в них не линейна. Я приводил в статье о трансформаторах иллюстрацию, повторю ее здесь

В отличии от вакуума, перемагничивание ферромагнетиков происходит не по прямой, а по семейству кривых, называемых петлями гистерезиса. Другими словами, магнитная проницаемость ферромагнетика не является постоянной.

Я говорил ранее про дифференциальную индуктивность (формула (15) в упомянутой статье), но в инженерных расчетах, вместо аналитических, используют максимальные величины индукции.

При этом работа сердечника происходит на линейных, или условно линейных, участках кривой намагничивания.

Правильно рассчитанный трансформатор в штатных режимах эксплуатации всегда работает без насыщения сердечника! Про специальные насыщающиеся трансформаторы я скажу немного позже.

Работа трансформатора без насыщения сердечника обозначает пропорциональность токов, напряжений и сопротивлений между первичной и вторичной цепями.

Все формулы из статьи о работе трансформатора, безусловно верны, но крайне неудобны для практических, инженерных расчетов. Давайте рассмотрим практический подход.

Мы уже знаем, что общий магнитный поток в сердечнике трансформатора, в штатном режиме и без насыщения сердечника, постоянен и равен потоку холостого хода. То есть, при отсутствии тока во вторичной обмотке.

Другими словами, магнитный поток холостого хода определяется током первичной обмотки на холостом ходе.

Если мы не будет рассматривать общий случай для напряжения любой формы, то решения дифференциальных уравнений дадут нам

для гармонического (синусоидального) напряжения. Здесь R сопротивление обмотки постоянному току, f частота , L индуктивность обмотки. Для напряжения прямоугольной формы формула будет отражать, по факту, переходный процесс в катушке

В реальном трансформаторе ток холостого хода будет выше, из-за паразитных индуктивностей рассеивания и потерь в магнитопроводе. Соответствующие коэффициенты, обычно, приводятся в виде таблицы к методике расчета. Обратите внимание, что для гармонического сигнала у нас формула отражает действующее значение тока, а для прямоугольного мгновенное.

Ток холостого хода стараются стараются сделать поменьше, в разумных пределах, конечно. Для маломощных трансформаторов он, обычно, не превышает 10%, а для мощных порядка 3%, от тока первичной обмотки при полной нагрузке трансформатора.

Таким образом, для заданной амплитуды первичного напряжения и частоты, или длительности импульсов, и желаемого тока холостого хода получаем требуемую индуктивность первичной обмотки. Индуктивность обмотки зависит от числа витков, магнитной проницаемости сердечника и геометрии обмотки, которая зависит от формы сердечника.

Таким образом, мы получили один из параметров трансформатора – число витков первичной обмотки. Число витков вторичной обмотки определяется коэффициентом трансформации.

Связанный с током холостого хода магнитный поток, в очень грубом первом приближении, можно оценить по формуле (3) из упоминаемой статьи. Магнитный поток это интеграл от вектора магнитной индукции по поверхности, в нашем случае, по поперечному сечению сердечника-магнитопровода (формула (4) статьи).

Таким образом, мы получаем значение магнитной индукции для заданной частоты питающего напряжения, или длительности прямоугольных импульсов, и заданной индуктивности обмотки.

Причем нам нужны амплитудные значения индукции, а не действующие.

С учетом максимально допустимой для сердечника магнитной индукции (для работы на линейном участке), мы получаем один из параметров сердечника – площадь сечения.

Обмотки трансформатора размещаются в окнах сердечника. Исключением является стержневой сердечник. Что бы обмотки можно было намотать, нужно иметь достаточный размер окна, или его площадь. Площадь требуемого окна зависит не только от количества обмоток и числа их витков, но и от диаметра провода обмоток. Диаметр провода выбирается исходя из допустимой плотности тока и температуры.

Теперь у нас есть все данные для изготовления трансформатора. У нс были сходные параметры: форма и амплитуды напряжения на первичной обмотке, ток холостого хода, требуемая амплитуда напряжения на вторичной обмотке.

Мы получили промежуточные параметры: индуктивность первичной обмотки, коэффициент трансформации, магнитная индукция в сердечнике на холостом ходу. Использовали параметры сердечника: магнитную проницаемость и максимальную магнитную индукцию, форму сердечника.

В результате получаем параметры для изготовления: число витков обмоток и диаметр провода, площадь сечения сердечника, которая позволяет выбрать требуемый размер сердечника. Мы достигли нужного результата!

Как я уже говорил, существуют разные методики инженерного (упрощенного) расчета трансформаторов. Я не могу привести и описать их все.

Формулы в этих методиках часто носят эмпирический характер, позволяя учесть основные соотношения с допустимой точностью без излишнего усложнения и углубления в физику процессов и тонкости математических преобразований.

При правильном применении, в границах, установленных для конкретной методики, это позволяет значительно упростить расчет и получить приемлемый результат. При неверном выборе методики результат может быть катастрофическим.

Обычно, расчеты начинают с определения мощности трансформатора с учетом потерь. Такую мощность часто называют габаритной мощностью трансформатора. Исходя из мощности рассчитывают диаметр провода обмоток. Задав ток холостого хода первичной обмотки получают число ее витков.

Причем, не редко, число витков считается не через ток холостого хода, а через “число витков на вольт”, которое определяется из таблицы или по номограмме. Выбор сердечника может свестись к определению площади поперечного сечения, предоставляя выбор площади окна разработчику.

А может быть использован параметр “произведение площади сечения сердечника на площадь окна”, который кажется лишней степенью свободы при выборе размеров сердечника. Но он позволяет выбрать сердечник из стандартного ряда на который точно получится намотать все обмотки.

Расчет импульсных трансформаторов, не только для передачи сигнала, но и для применения, например, в двухтактных преобразователях, ведут по другим методикам, так как требования несколько иные. Но сама суть расчета точно такая же.

Я много говорил, что дроссели нельзя путать с трансформаторами, так как они, в отличии от трансформаторов, накапливают энергию в магнитном поле. Но сейчас я скажу то, что может показаться ересью и полным отрицанием моих же слов.

Расчет дросселя почти не отличается от расчета трансформатора! Энергия, накопленная в магнитном поле, определяется током в катушке – обмотке дросселя. Вместо тока холостого хода мы должны использовать ток, обеспечивающий требуемую энергию. Собственно говоря, на этом различия расчета заканчиваются.

Однако, для дросселей желательно иметь максимально протяженный линейный участок кривой намагничивания сердечника и, как следствие, максимально стабильная магнитная проницаемость сердечника. Для этого в сердечник вводят немагнитный зазор. Он снижает магнитную проницаемость, но линеаризует кривую намагничивания.

Кажущееся радикальным различие в методиках расчета дросселя и трансформатора сводится к учету этого немагнитного зазора.

Я обещал немного рассказать о насыщающихся трансформаторах. Оставим в стороне магнитные усилители, все таки для большинства это экзотика. Рассмотрим широко известный блокинг-генератор.

В этой схеме трансформатор (дроссель) работает с насыщением сердечника. Пока ток коллектора транзистора нарастает, а сердечник не вошел в насыщение, на базовой обмотке наводится ЭДС, что создает положительную обратную связь и поддерживает транзистор открытым.

Когда сердечник вошел в насыщение, ЭДС наводимая на базовой обмотке становится недостаточной для поддержания тока коллектора. А это вызывает закрывание транзистора. Накопленная в трансформаторе энергия уходит во вторичную цепь или рассеивается на демпферном диоде (на схеме не показан).

Если объединить два блокинг-генератора, то получим широко известную схему двухтактного самовозбуждающегося преобразователя с насыщающимся трансформатором.

Однако, потери в трансформаторе для подобных схем слишком велики. Поэтому для относительно мощных преобразователей используют не насыщающийся силовой трансформатор, а ключевые транзисторы коммутируют внешним генератором, который может быть собран, в том числе, на основе подобной схемы.

Осталось коснуться особенностей работы трансформаторов на выпрямители с накопительной емкостью. Это работа на реактивную нагрузку, что вносит существенные коррективы в режим работы трансформатора. Тут два влияющих фактора. Первый, это собственно работа на емкостную нагрузку создающую дополнительный сдвиг фаз между напряжением и током.

Возможные резонансы можно даже не учитывать. Второй, это то, что диоды выпрямителя откроются только при превышении напряжения на вторичной обмотке напряжения на конденсаторе, с учетом падения напряжения на самом диоде. Это так называемый угол открывания диодов выпрямителя. В результате, получаем ток вторичной обмотки существенно отличающимся от синусоидального.

Что не может не влиять процессы в трансформаторе.

Однако, такой режим работы, обычно, уже учтен в формулах и номограммах методик расчета. Поэтому можно особо не переживать на этот счет.

Важно отметить, что упрощенные инженерные методики и формулы верны только для таких вот “стандартных” режимов использования трансформатора. Для не стационарных режимов, для переходных процессов, и в любых случаях, когда требуется точный учет влияния трансформатора, эти формулы и методики не применимы.

На этом все. Надеюсь, что теперь вам будет понятнее, откуда берутся эти упрощенные формулы и как они связаны с физикой работы трансформатора.

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5b935f60343d6c00a9f52b06/otkuda-vzialis-formuly-rascheta-transformatorov-i-drosselei-5c78a40c9aa57f00b34049d2

��� ���������� ����������� �������������

Формула коэффициент трансформации трансформатора тока

������������� ������������� �k� ���������� ��������� ���������� U1 �� ������ ��������� ������� �������������� � ���������� U2 �� ������� ��� ��������� �������, ������������� �� �������� ���� (����� ��������� ������� ���������, �� ������������� k � ���� ���������, ��� ������������ � ���� ������ �� �������). ��� ��������� ����������� ������ ����������� ��������� ������ � ��������������� ��������.

�������� ������������ ������������� ����� ����������� ����� ������� ����������� ��� ������� ������������ ��������������: ��� ��������� ������� – �� ��� ���������.

����������� ������������� ����� ����� ������ �������� ��� ��������, ��� ������ ������� ��������� ������� ���������� � ���������. � ���������������� �������� ����� ������� �������� ����������� ������������� ����������, ��� ������� �������� ��������� ����������� ���������� ��������������.

��� ���������� ��������������� ����� �������������� ������������� ��� � ���������� ��� �������, �� � ���������� ��������������� ������� ������ ��������� �� ���� �� �����.

� ������ ������ �������� (�� ���� ���� � �� ������ ����������� �������) � �������������� ��������� �����������, ������� � ����������� ������������� ��� ��������� ������� �������������� ������� �������� ���������� �� ������� �������. �� ������ ���������� � ���� ���, ������� ������ ���������� ��������� � �������.

� ���������� �� ������ ����� ���� � ���������� ��� � ���������� ���������������. � ��������������� ���������� ���������� ����������� ������������� ������ ������ ������� (� ������ ����), � ���������� � ������ �������.

�� ���� ����������� ������������� ��������������� � ���, �� ������� ��� ��� ��������� ������� ��� ��������� ���������� �� ���� ��������� �������, ��� �� ������� ���� ���������� ��������� ������� ������ ����������� �� ��������� �������.

��������, ���������� ������������� ��-112-1 ����� �� �������� ����������� ������������� 7,9/220 = 0,036, ������ ������������ ���� (�� ��������) ��������� ������� � 1,2 ������ ������������� ��� ��������� ������� 43 ��.

���� ����������� �������������, ������� ��� �������� ����� ������������ �� �������� ����, ����� ��������� � ������������ ����������� ��������� ������ � ��������. ���� ������� ���������, �� ��������� �������� �� ������ �����������. ��������� ������ ���� �������� ������������ ������������ �������, ���������� �� ����������.

���� ��������� ����� ����������� ������������ �������������:

  • ���� ����������������� ��������� ���������� ������������;
  • ������� ����� ����������� ���� (�������� ����������� �������� ���� ������������ ��� ������� ���������� ���������� � ���������� ���������������);
  • �� �������� ������� ��������������.

��� ���������� ��������� ������������ ������������� ����������� ��������� ��� ����������. ����������� ����������� ������������� ������������ ����� ������� �������� ����������, ���������� �� �������� ���� (��� � ������� � �������� �� �������������).�

���� ����������� ���������� �������������, �� ��������� ������� �������� ��� ���� ��� ������� � ���������� ����� ��. ����� ������������� ����� ������, ����� ������� ������ ��� �������, �� �������� ������������ ������������� ������������ ������ ��� ��� ������, ������� �������� ������� ��� ������������� ��������.

���� ������������� ����������, �� ������� ����������� ������������� ����� ����������, �������� ���������� ����������� � ��������� �������, �� � ���� �� ������ ���������� ����������� ���������� �� ��������� ������� (� ������������ ��������� �� ��������� ����).

������������� � ���������� ���������������, ������ �������� ����� ���� ��������� ���������� ������.

������ ���� � ������ �� �������������� ������� ����������� ���������� �� ���������� ����, ��� ������ ���� – ������ ����������� ���������� ������ �� ���� �������������� ������� �� ����, ��� ��������� ��� � ���������� ������� �����. � ������ �������� �������� �������� ���������� �� ����������� ������� ��������� � ��������� �������.

� ������ ������ ������ �������� �� ������� ���������� ����������� ������������� ����������� ��������, ��������� � ��������, ���� ����� ����������� ��������� �������� ������� ��-�� ������ ���� �� �������� ����.

��������� ����� � ��������� ����������� ���������� ����� ��������� � ��������� ��������� � ����������� ������������ ����������� (������ �������� �������� 0,5).

��� �����, ���� ���� �����������, ��������� ����������� ������ ���� ������������-3� � ������������� ���������� ������������ �������������, ������� �� ��������� ������������� � �������������� �������������� ���������� �������� ����������.

��� ������� ��������������� ����, ��� ������� ��� ������������ �������������, �������� ����, ��� ��� ��������� �� 20 �� 100 % �������� ���������� �� ��������� ������� ��������������, ��� ���� ���������� � ��������� ���.

��� � ������� ����������� ������������� �������������� ���� ������� �����: ��������� �������� ��������� ���������� ���� I1 ����� �� �������� ����������� ���� �� ��������� ������� I2. ��� � ����� ����������� ������������� �������������� ����. ��������� �������� ���������� � ����������, ���� ������� �������.

������������� ���� � ����������� ���������� ��������� ����� ���� ������.

������ ��� �������� ���������, ��� ��������� ������� �������������� ���� ������������, ����� � ��� ����� ��������� ���, ���������� ������������, ��� ������ ��� ����� �������� � ��� ������������.

����������� ��������������� ���� ������� ���������� ��������������, ��� ����� �� �� �������� ���� ����������� ������, ������������ ������ �ǻ – ����������.

Источник: http://ElectricalSchool.info/spravochnik/maschiny/1903-kak-rasschitat-kojefficient.html

Что такое коэффициент трансформации трансформатора?

Формула коэффициент трансформации трансформатора тока

Трансформатор — электронное устройство, способное менять рабочие величины, измеряется коэффициентом трансформации, k. Это число указывает на изменение, масштабирование какого-либо параметра, например напряжения, тока, сопротивления или мощности.

Что такое коэффициент трансформации

Трансформатор не меняет один параметр в другой, а работает с их величинами. Тем не менее его называют преобразователем. В зависимости от подключения первичной обмотки к источнику питания, меняется назначение прибора.

В быту широко распространены эти устройства. Их цель — подать на домашнее устройство такое питание, которое бы соответствовало номинальному значению, указанному в паспорте этого прибора.

Например, в сети напряжение равно 220 вольт, аккумулятор телефона заряжается от источника питания в 6 вольт.

Поэтому необходимо понизить сетевое напряжение в 220:6 = 36,7 раз, этот показатель называется коэффициент трансформации.

Чтобы точно рассчитать этот показатель, необходимо вспомнить устройство самого трансформатора. В любом таком устройстве имеется сердечник, выполненный из специального сплава, и не менее 2 катушек:

Первичная катушка подключается к источнику питания, вторичная — к нагрузке, их может быть 1 и более. Обмотка — это катушка, состоящая из намотанного на каркас, или без него, электроизоляционного провода. Полный оборот провода называется витком. Первая и вторая катушки устанавливаются на сердечник, с его помощью энергия передается между обмотками.

Коэффициент трансформации трансформатора

По специальной формуле определяется число проводов в обмотке, учитываются все особенности используемого сердечника.

Поэтому в разных приборах в первичных катушках число витков будет разным, несмотря на то что подключаются к одному и тому же источнику питания.

Витки рассчитываются относительно напряжения, если к трансформатору необходимо подключить несколько нагрузок с разным напряжением питания, то количество вторичных обмоток будет соответствовать количеству подключаемых нагрузок.

Зная число витков провода в первичной и вторичной обмотке, можно рассчитать k устройства.

Согласно определения из ГОСТ 17596-72 «Коэффициент трансформации — отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной или отношение напряжения на вторичной обмотке к напряжению на первичной обмотке в режиме холостого хода без учета падения напряжения на трансформаторе.» Если этот коэффициент k больше 1, то прибор понижающий, если меньше — повышающий. В ГОСТе такого различия нет, поэтому большее число делят на меньшее и k всегда больше 1.

В электроснабжении преобразователи помогают снизить потери при передаче электроэнергии. Для этого напряжение, вырабатываемое электростанцией, увеличивается до нескольких сотен тысяч вольт. Затем этими же устройствами напряжение понижается до требуемого значения.

На тяговых подстанциях, обеспечивающих производственный и жилой комплекс электроэнергией, установлены трансформаторы с регулятором напряжения.

От вторичной катушки отводятся дополнительные выводы, подключение к которым позволяет менять напряжение в небольшом интервале. Это делается болтовым соединением или рукояткой.

В этом случае коэффициент трансформации силового трансформатора указывается в его паспорте.

Определение и формула коэффициента трансформации трансформатора

Получается, что коэффициент — это постоянная величина, показывающая масштабирование электрических параметров, она полностью зависит от конструкторских особенностей устройства. Для разных параметров расчет k производится по-разному. Существуют следующие категории трансформаторов:

  • по напряжению;
  • по току;
  • по сопротивлению.

Перед определением коэффициента необходимо замерить напряжение на катушках. ГОСТ указано, что производить такое измерение нужно при холостом ходе. Это когда к преобразователю не подключена нагрузка, показания могут быть отображены на паспортной табличке этого устройства.

Затем показания первичной обмотки делят на показания вторичной, это и будет коэффициентом. При наличии сведений о количестве витков в каждой катушке производят дробление числа витков первичной обмотки на число витков вторичной. При этом расчете пренебрегают активным сопротивлением катушек. Если вторичных обмоток несколько, для каждой находят свой k.

Трансформаторы тока имеют свою особенность, их первичная обмотка включается последовательно нагрузке. Перед вычислением показателя k измеряют ток первичной и вторичной цепи.

Производят разложение значения первичного тока на ток вторичной цепи.

При наличии паспортных данных о количестве витков допускается произвести вычисление k путем деления числа оборотов провода вторичной обмотки на число оборотов провода первичной.

При расчете коэффициента для трансформатора сопротивления, его еще называют согласующим, сначала находят входное и выходное сопротивление. Для этого вычисляют мощность, которая равняется произведению напряжения и тока.

Затем мощность делят на квадрат напряжения и получают сопротивление.

Дробление входного сопротивления трансформатора и нагрузки по отношению к его первичной цепи и входного сопротивления нагрузки во вторичной цепи даст k прибора.

Есть другой способ вычисления. Необходимо найти коэффициент k по напряжению и возвести его в квадрат, результат будет аналогичным.

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.

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:

В броневом сердечнике магнитные поля оказывают большее влияние на масштабирование.

Источник: https://odinelectric.ru/equipment/chto-takoe-koeffitsient-transformatsii-transformatora

Коэффициент трансформации тока и примеры его расчетов

Формула коэффициент трансформации трансформатора тока

Все трансформаторы тока обладают рядом характеристик, которые позволяют использовать устройство в той или иной ситуации в зависимости от индивидуальных целей. Выбор конкретного трансформирующего прибора обусловлен в том числе и коэффициентом трансформатора тока. Как рассчитать эту величину и применить ее на практике? Рассмотрим основные виды трансформаторов этого типа.

Базовая классификация устройств трансформаторного тока

Это очень большая группа приборов, которая может делиться на различные группы. Среди самых распространенных:

  1. Классы по способу установки:
  • Монтируемые на  поверхности или опорные трансформаторы.
  • Проходные, которые крепятся к шинопроводу и играют роль изолятора.
  • Шинные, прикрепленные к шине,  выполняющей функцию первичной обмотки.
  • Встроенные, устанавливаемые устройствах силового типа, а также баковых выключателях.
  • Разъемные, оперативно устанавливающиеся на кабелях и не требующие отключения цепи.

Трансформатор тока: а) – устройство трансформатора тока.

  • Классы по типологическим особенностям изоляции:
  • С изоляцией литого типа, в качестве которой используется эпоксидная смола и специальные изолирующие лаки.
  • Помещенные в корпус из пластмассы.
  • Имеющие  высокоэффективную твердую полимерную, бакелитовую или фарфоровую изоляцию.
  • Изолированные вязкими составами, обладающими обволакивающими свойствами.
  • Масляные, изолированные специальными составами.
  • Газонаполненные, использующиеся для высоких и сверхвысоких напряжений.
  • А также смешанная бумажно-масляная изоляция с внушительным ресурсом эффективности.

Трансформаторы тока с литой изоляцией: а) — многовитковый, б) — одновитковый, в) — шинный

Классификация в зависимости от коэффициента трансформации ↑

Еще один немаловажный момент при выборе нужного трансформатора — это коэффициент трансформации тока (Кт).

По количеству коэффициентов трансформаторы тока можно определять как:

  • Одноступенчатые, имеющие всего один коэффициент трансформации.
  • Многоступенчатые, имеющие два и более Кт. Еще их называют каскадными. Большее число Кт получается в результате изменения количества витков в обмотках, а также при наличии вариативности, то есть нескольких вторичных обмоток.

Как выбрать трансформатор тока по коэффициенту трансформации? ↑

При выборе такого типа трансформаторных устройств существует ряд определенных ограничений и правил установки дополнительного оборудования.

Так, например, установка трансформатора тока, который имеет завышенный Кт, не желательна. При повышенном коэффициенте допускается установка приборов учета непосредственно на приемном вводе.

Если же речь о силовых приборах трансформации, то счетчики следует монтировать со стороны напряжения с самым низким значением.

Сегодня на рынке самыми популярными являются именно трансформаторы с одним КТ, так как этот показатель у устройства гарантированно не меняется на протяжении всего времени эксплуатации.

Инженерный центр “ПрофЭнергия” имеет все необходимые инструменты для качественного проведения испытания машин постоянного тока, слаженный коллектив профессионалов и лицензии, которые дают право осуществлять все необходимые испытания и замеры. Оставив выбор на электролаборатории “ПрофЭнергия” вы выбираете надежную и качествунную работу своего оборудования!

Если хотите заказать испытания машин постоянного тока или задать вопрос, звоните по телефону: +7 (495) 181-50-34.

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.

На что еще обратить внимание при выборе трансформатора? ↑

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.

Источник: https://energiatrend.ru/news/koefficient-transformacii-transformatora-toka

Правильный выбор трансформатора тока по ГОСТу

Формула коэффициент трансформации трансформатора тока

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.

Выбор номинальных параметров трансформаторов тока

До определения номинальных параметров и их проверки на различные условия, необходимо выбрать тип ТТ, его схему и вариант исполнения. Общими, в любом случае, будут номинальные параметры. Разниться будут некоторые критерии выбора, о которых ниже.

1. Номинальное рабочее напряжение ТТ. Данная величина должна быть больше или равна номинальному напряжению электроустановки, где требуется установить трансформатор тока. Выбирается из стандартного ряда, кВ: 0,66, 3, 6, 10, 15, 20, 24, 27, 35, 110, 150, 220, 330, 750.

2. Далее, перед нами встает вопрос выбора первичного тока ТТ. Величина данного тока должна быть больше значения номинального тока электрооборудования, где монтируется ТТ, но с учетом перегрузочной способности.

Приведем пример из книги. Допустим у статора ТГ ток рабочий 5600А. Но мы не можем взять ТТ на 6000А, так как турбогенератор может работать с перегрузкой в 10%. Значит ток на генераторе будет 5600+560=6160. А это значение мы не замерим через ТТ на 6000А.

Выходит необходимо будет взять следующее значение из ряда токов по ГОСТу.

Приведу этот ряд: 1, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 75, 80, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 750, 800, 1000, 1200, 1500, 1600, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 8000, 10000, 12000, 14000, 16000, 18000, 20000, 25000, 28000, 30000, 32000, 35000, 40000. После 6000 идет 8000. Однако, некоторое электрооборудование не допускает работу с перегрузкой. И для него величина тока будет равна номинальному току.

Но на этом выбор первичного тока не заканчивается, так как дальше идет проверка на термическую и электродинамическую стойкость при коротких замыканиях.

2.1 Проверка первичного тока на термическую стойкость производится по формуле:

Данная проверка показывает, что ТТ выдержит определенную величину тока КЗ (IТ) на протяжении определенного промежутка времени (tt), и при этом температура ТТ не превысит допустимых норм. Или говоря короче, тепловое воздействие тока короткого замыкания.

iуд – ударный ток короткого замыкания

kу – ударный коэффициент, равный отношению ударного тока КЗ iуд к амплитуде периодической составляющей. При к.з. в установках выше 1кВ ударный коэффициент равен 1,8; при к.з. в ЭУ до 1кВ и некоторых других случаях – 1,3.

2.2 Проверка первичного тока на электродинамическую стойкость:

В данной проверке мы исследуем процесс, когда от большого тока короткого замыкания происходит динамический удар, который может вывести из строя ТТ.

Для большей наглядности сведем данные для проверки первичного тока ТТ в небольшую табличку.

3. Третьим пунктом у нас будет проверка трансформатора тока по мощности вторичной нагрузки. Здесь важно, чтобы выполнялось условие Sном>=Sнагр. То есть номинальная вторичная мощность ТТ должна быть больше расчетной вторичной нагрузки.

Вторичная нагрузка представляет собой сумму сопротивлений включенных последовательно приборов, реле, проводов и контактов умноженную на квадрат тока вторичной обмотки ТТ (5, 2 или 1А, в зависимости от типа).

Величину данного сопротивления можно определить теоретически, или же, если установка действующая, замерить сопротивление методом вольтметра-амперметра, или имеющимся омметром.

Сопротивление приборов (амперметров, вольтметров), реле (РТ-40 или современных), счетчиков можно выцепить из паспортов, которые поставляются с новым оборудованием, или же в интернете на сайте завода.

Если в паспорте указано не сопротивление, а мощность, то на помощь придет известный факт – полное сопротивление реле равно потребляемой мощности деленной на квадрат тока, при котором задана мощность.

Схемы включения ТТ и формулы определения сопротивления по вторичке при различных видах КЗ

Не всегда приборы подключены последовательно и это может вызвать трудности при определении величины вторичной нагрузки. Ниже на рисунке приведены варианты подключения нескольких трансформаторов тока и значение Zнагр при разных видах коротких замыканий (1ф, 2ф, 3ф – однофазное, двухфазное, трехфазное).

В таблице выше:

zр – сопротивление реле

rпер – переходное сопротивление контактов

rпр – сопротивление проводов определяется как длина отнесенная на произведение удельной проводимости и сечения провода. Удельная проводимость меди – 57, алюминия – 34,5.

Кроме вышеописанных существуют дополнительные требования для ТТ РЗА и цепей учета – проверка на соблюдение ПУЭ и ГОСТа.

Выбор ТТ для релейной защиты

Трансформаторы тока для цепей релейной защиты исполняются с классами точности 5Р и 10Р. Должно выполняться требование, что погрешность ТТ (токовая или полная) не должна превышать 10%.

Для отдельных видов защит эти десять процентов должны обеспечиваться вплоть до максимальных токов короткого замыкания. В отдельных случаях погрешность может быть больше 10% и специальными мероприятиями необходимо обеспечить правильное срабатывание защит.

Подробнее в ПУЭ вашего региона и справочниках. Эта тема имеет множество нюансов и уточнений. Требования ГОСТа приведены в таблице:

Хоть это и не самые высокие классы точности для нормальных режимов, но они и не должны быть такими, потому что РЗА работает в аварийных ситуациях, и задача релейки определить эту аварию (снижение напряжения, увеличение или уменьшение тока, частоты) и предотвратить – а для этого необходимо уметь измерить значение вне рабочего диапазона.

Выбор трансформаторов тока для цепей учета

К цепям учета подключаются трансформаторы тока класса не выше 0,5(S). Это обеспечивает бОльшую точность измерений.

Однако, при возмущениях и авариях осциллограммы с цепей счетчиков могут показывать некорректные графики токов, напряжений (честное слово). Но это не страшно, так как эти аварии длятся недолго.

Опаснее, если не соблюсти класс точности в цепях коммерческого учета, тогда за год набежит такая финансовая погрешность, что “мама не горюй”.

ТТ для учета могут иметь завышенные коэффициенты трансформации, но есть уточнение: при максимальной загрузке присоединения, вторичный ток трансформатора тока должен быть не менее 40% от максимального тока счетчика, а при минимальной – не менее 5%. Это требование п.1.5.17 ПУЭ7 допускается при завышенном коэффициенте трансформации. И уже на этом этапе можно запутаться, посчитав это требование как обязательное при проверке.

По требованиям же ГОСТ значение вторичной нагрузки для классов точности до единицы включительно должно находиться в диапазоне 25-100% от номинального значения.

Диапазоны по первичному и вторичному токам для разных классов точности должны соответствовать данным таблицы ниже:

Исходя из вышеописанного можно составить таблицу для выбора коэффициента ТТ по мощности. Однако, если с вторичкой требования почти везде 25-100, то по первичке проверка может быть от 1% первичного тока до пяти, плюс проверка погрешностей. Поэтому тут одной таблицей сыт не будешь.

Таблица предварительного выбора трансформатора тока по мощности и току

Пройдемся по столбцам: первый столбец это возможная полная мощность нагрузки в кВА (от 5 до 1000). Затем идут три столбца значений токов, соответствующих этим мощностям для трех классов напряжений – 0,4; 6,3; 10,5. И последние три столбца – это разброс возможных коэффициентов трансформаторов тока. Данные коэффициенты проверены по следующим условиям:

  • при 100%-ой нагрузке вторичный ток меньше 5А (ток счетчика) и больше 40% от 5А
  • при 25%-ой нагрузке вторичный ток больше 5% от 5А

Я рекомендую, если Вы расчетчик или студент, сделать свою табличку. А если Вы попали сюда случайно, то за Вас эти расчеты должны делать такие как мы – инженеры, электрики =)

К сведению тех, кто варится в теме. В последнее время заводы-изготовители предлагают следующую услугу: вы рассчитываете необходимые вам параметра тт, а они по этим параметрам создают модель и производят.

Это выгодно, когда при выборе приходится варьировать коэффициент трансформации, длину проводов, что приводит и к удорожанию схемы и увеличению погрешностей.

Некоторые изготовители даже пишут, что не сильно и дороже выходит, чем просто серийное производство, но выигрыш очевиден. Интересно, может кто сталкивался с подобным на практике.

Вот так выглядят основные моменты выбора трансформаторов тока. После выбора и монтажа, перед включением, наступает самый ответственный момент, а именно пусковые испытания и измерения.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Самое популярное

Единицы измерения физвеличин

Схемы групп соединения обмоток трансформатора

Изолированная, эффективно заземленная и глухозаземленная нейтраль

Силовой трансформатор звезда треугольник

Как проверить кабель мегаомметром

Источник: https://pomegerim.ru/electricheskie-apparaty/kak-vybrat-transformator-toka.php

Параметры трансформатора тока

Формула коэффициент трансформации трансформатора тока

Доброго времени суток, уважаемые гости и читатели сайта «Заметки электрика».

Сегодня мы рассмотрим основные характеристики и параметры трансформаторов тока. Эти параметры будут необходимы нам для правильного выбора трансформаторов тока.

Итак, поехали.

Основные характеристики и параметры трансформаторов тока

1. Номинальное напряжение трансформатора тока

Первым основным параметром трансформатора тока, конечно же, является его номинальное напряжение. Под номинальным напряжением понимается действующая величина напряжения, при которой может работать ТТ. Это напряжение можно найти в паспорте на конкретный трансформатор тока.

Существует стандартный ряд номинальных значений напряжения у трансформаторов тока:

Ниже смотрите примеры трансформаторов тока с номинальным напряжением 660 (В) и 10 (кВ). Разница на лицо.

2. Номинальный ток первичной цепи трансформатора тока

Номинальный ток первичной цепи, или можно сказать, номинальный первичный ток — это ток, протекающий по первичной обмотке трансформатора тока, при котором предусмотрена его длительная работа. Значение первичного номинального тока также указывается в паспорте на конкретный трансформатор тока.

Обозначается этот параметр индексом — I1н

Существует стандартный ряд номинальных значений первичных токов у выпускаемых трансформаторов тока:

Прошу обратить внимание на то, что ТТ со значением номинального первичного тока 15, 30, 75, 150, 300, 600, 750, 1200, 1500, 3000 и 6000 (А) в обязательном порядке должны выдерживать наибольший рабочий первичный ток, равный соответственно, 16, 32, 80, 160, 320, 630, 800, 1250, 1600, 3200 и 6300 (А). В остальных случаях наибольший первичный ток не должен быть больше номинального значения первичного тока.

Ниже на фото показан трансформатор тока с номинальным первичным током равным 300 (А).

3. Номинальный ток вторичной цепи трансформатора тока

Еще одним параметром трансформатора тока является номинальный ток вторичной цепи, или номинальный вторичный ток — это ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока.

Значение номинального вторичного тока, тоже отображается в паспорте на трансформатор тока и оно всегда равно 1 (А) или 5 (А).

Обозначается этот параметр индексом — I2н

Сам лично ни разу не встречал трансформаторы тока со вторичным током 1 (А). Также по индивидуальному заказу можно заказать ТТ с номинальным вторичным током равным 2 (А) или 2,5 (А).

4. Вторичная нагрузка трансформатора тока

Под вторичной нагрузкой трансформатора тока понимается полное сопротивление его внешней вторичной цепи (амперметры, обмотки счетчиков электрической энергии, токовые реле релейной защиты, различные токовые преобразователи). Это значение измеряется в омах (Ом).

Обозначается индексом — Z2н

Также вторичную нагрузку трансформатора тока можно выразить через полную мощность, измеряемую в вольт-амперах (В*А) при определенном коэффициенте мощности и номинальном вторичном токе.

Если сказать точно по определению, то вторичная нагрузка трансформатора тока — это вторичная нагрузка с коэффициентом мощности (cos=0,8), при которой сохраняется установленный класс точности трансформатора тока или предельная кратность первичного тока относительно его номинального значения.

Вот так сложно написал, но просто вчитайтесь в текст внимательнее и все поймете.

Обозначается индексом — S2н.ном

И здесь тоже существует ряд стандартных значений номинальной вторичной нагрузки трансформаторов тока, выраженных через вольт-амперы при cos=0,8:

Чтобы выразить эти значения в омах, то воспользуйтесь следующей формулой:

К этому вопросу мы еще с Вами вернемся. В следующих статьях я покажу Вам как самостоятельно можно рассчитать вторичную нагрузку трансформатора тока наглядным примером из своего дипломного проекта. Чтобы ничего не пропустить, подписывайтесь на новые статьи с моего сайта. Форму подписки Вы можете найти после статьи, либо в правой колонке сайта.

5. Коэффициент трансформации трансформатора тока

Еще одним из основных параметров трансформатора тока является коэффициент трансформации. Коэффициент трансформации трансформатора тока — это отношение величины первичного тока к величине вторичного тока.

При расчетах коэффициент трансформации разделяют на:

  • действительный (N)
  • номинальный (Nн)

В принципе их названия говорят сами за себя.

Действительный коэффициент трансформации — это отношение действительного первичного тока к действительному вторичному току. А номинальный коэффициент — это отношение номинального первичного тока к номинальному вторичному току.

Вот примеры коэффициентов трансформации трансформаторов тока:

  • 150/5 (N=30)
  • 600/5 (N=120)
  • 1000/5 (N=200)
  • 100/1 (N=100)

6. Электродинамическая стойкость

Здесь сразу нужно внести ясность, что такое ток электродинамической стойкости — это максимальное значение амплитуды тока короткого замыкания за все время его протекания, которую трансформатор тока выдерживает без каких-либо повреждений, препятствующих дальнейшей его исправной работе.

Своими словами, это способность трансформатора тока противостоять механическим и разрушающим воздействиям тока короткого замыкания.

Ток электродинамической стойкости обозначается индексом — Iд.

Есть такое понятие, как кратность электродинамической стойкости. Обозначается индексом Кд и является отношением тока электродинамической стойкости Iд к амплитуде номинального первичного тока I1н.

Требования электродинамической стойкости не распространяются на шинные, встроенные и разъемные трансформаторы тока. Читайте статью про классификацию трансформаторов тока. По другим типам трансформаторов тока данные о токе электродинамической стойкости можно найти все в том же паспорте.

7. Термическая стойкость

Что такое ток термической стойкости?

А это максимальное действующее значение тока короткого замыкания за промежуток времени t, которое трансформатор тока выдерживает без нагрева токоведущих частей до превышающих допустимых температур и без повреждений, препятствующих дальнейшей его исправной работе. Так вот температура токоведущих частей трансформатора тока, выполненных из меди не должна быть больше 250 градусов, из алюминия — 200.

Ток термической стойкости обозначается индексом — ItТ.

Своими словами, это способность трансформатора тока противостоять тепловым воздействиям тока короткого замыкания за определенный промежуток времени.

Существует такое понятие, как кратность тока термической стойкости. Обозначается индексом Кт и является отношением тока термической стойкости ItТ к действующему значению номинального первичного тока I1н.

Все данные о токе термической стойкости Вы можете найти в паспорте на трансформатор тока.

Ниже я представляю Вашему вниманию скан-копию этикетки на трансформатор тока типа ТШП-0,66-5-0,5-300/5 У3, где указаны все его вышеперечисленные основные параметры и характеристики.

P.S. На этом я завершаю свою статью про основные характеристики и параметры трансформаторов тока. В следующих статьях я расскажу Вам про обозначение выводных концов, принцип работы трансформатора тока, режимы работы, класс точности и другие интересные темы.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:

Источник: http://zametkielectrika.ru/parametry-transformatora-toka/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.