Princip rada strujni transformator. Dizajn. Formule za proračun (10+)
Strujni transformator. Princip rada. Kalkulacija
Strujni transformator - mjerni uređaj, dizajniran za mjerenje sile naizmjenična struja. Strujni transformatori se koriste kada je potrebno izmjeriti veliku struju. Strujne stezaljke također rade na principu strujnog transformatora. Postoje načini za mjerenje jednosmerna struja koristeći strujne stezaljke, ali ovdje se koristi efekat magnetnog pojačala. O tome će biti poseban članak. Pretplatite se na vijesti kako ih ne biste propustili. Sada se fokusirajmo na mjerenje naizmjenične struje.
Princip rada mjernog strujnog transformatora
Strujni transformator je običan transformator, samo spojen na poseban način i sa posebnim brojem zavoja u namotajima. Primarni namotaj strujnog transformatora obično se sastoji od jednog zavoja, odnosno jednostavno žice koja prolazi kroz toroidno jezgro transformatora. Kroz ovu žicu prolazi izmjerena struja. Ponekad, da bi se povećala tačnost mjerenja, izrađuju se dva okreta, odnosno žica se dvaput provlači kroz jezgro. Strujni transformatori se mogu napraviti ne samo na toroidnim jezgrama, već i na drugim. U svakom slučaju, žica sa žicom koja se mjeri mora činiti puni okret. Za jezgro u obliku slova W morate provući žicu kroz oba prozora.
Nažalost, povremeno se pronalaze greške u člancima, ispravljaju se, dopunjuju, razvijaju i pripremaju novi. Pretplatite se na vijesti kako biste bili informisani.
Ako nešto nije jasno, obavezno pitajte!
Postavi pitanje. Diskusija o članku. poruke.
[Maksimalna vrijednost indukcije, T] = * [Prosječna vrijednost struje primarnog namota, A] * [Magnetska permeabilnost jezgra] * [Broj zavoja primarnog namota] / [Dužina srednje magnetne linije jezgra, mm] + * [Amplituda napona na sekundarnom namotu, V] * [Faktor punjenja] / (2 *[Površina presjeka magnetnog jezgra, sq. mm] * [Količina
Gdje god je potrebno mjerenje električne energije ili kontrola struje radi zaštite linije od preopterećenja.
Jedan od glavnih parametara strujnog transformatora (CT) je omjer transformacije, koji se najčešće označava 10/5, 30/5, 150/5 ili slično. Pokušajmo shvatiti što to znači i kako odabrati ispravan omjer transformacije strujnog transformatora.
Zanimljivo! Strujni transformator je po prirodi pojačan, tako da njegov sekundarni namotaj uvijek mora biti kratko spojen preko ampermetra ili jednostavno kratkospojnikom. U suprotnom će izgorjeti ili šokirati nekoga.
Zašto su potrebni strujni transformatori?
Električari upoznati sa električnom opremom od 220 V mogu to primijetiti stan metara električna energija se spaja direktno na vod bez upotrebe strujnih transformatora. Međutim, već u trofazne mreže priključak transformatora javlja se češće od direktnog uključivanja. U krugovima PKU i 6-10 kV razvodnih uređaja svi mjerni uređaji su povezani preko strujnih transformatora.
Strujni transformator je dizajniran da smanji veličinu izmjerene struje i dovede je u standardni raspon. U pravilu se struja pretvara u standardnu vrijednost od 5 A (rjeđe - 1 A ili 10 A).
Druga svrha strujnih transformatora je stvaranje galvansku izolaciju između mjernog i mjernog kruga.
Kako odabrati strujni transformator
Maksimalna radna struja primarnog namota transformatora određena je snagom energetski transformator na trafostanici.
Na primjer, ako je snaga trafostanice 250 kVA, tada sa nazivnim mrežnim naponom od 10 kV, struja neće prelaziti 15 A. To znači da omjer transformacije strujnih transformatora mora biti najmanje 3 ili, kao što je se često spominje, 15/5. Upotreba transformatora niže nazivne struje može dovesti do toga da sekundarna struja znatno premašuje specificiranu vrijednost od 5 A, što može dovesti do značajnog smanjenja tačnosti mjerenja ili čak do kvara na mjeraču električne energije.
Dakle, minimalna vrijednost omjera transformacije CT ograničena je nazivnom linijskom strujom.
Postoje li ograničenja za omjer transformacije s druge strane? Da li je moguće koristiti, na primjer, transformatore 100/5 umjesto transformatora 15/5? Da, takva ograničenja postoje.
Ako se koriste strujni transformatori nesrazmjerno velike snage, rezultat će biti premala struja u sekundarnom namotu transformatora, koju mjerač električne energije neće moći izmjeriti sa potrebnom preciznošću.
Da ne bi svaki put proizvodili glomazne matematičkih proračuna, razvijeno je niz pravila za izbor omjera CT transformacije. Ova pravila su zapisana u priručniku svakog energetičara - u „Pravilima za izgradnju električnih instalacija“ (PUE).
Pravila električne instalacije dopuštaju korištenje strujnih transformatora s omjerom transformacije većim od nominalnog. Međutim, takvi PUE transformatori se nazivaju "transformatori sa precijenjenim omjerom transformacije" i njihova je upotreba ograničena na sljedeći način.
1.5.17. Dozvoljena je upotreba strujnih transformatora sa povećanim omjerom transformacije (prema uslovima elektrodinamičkog i termičkog otpora ili zaštite sabirnica), ako maksimalno opterećenje priključka, struja u sekundarnom namotu strujnog transformatora bit će najmanje 40% nazivna struja brojač, a pri minimalnom opterećenju - najmanje 5%.
Budući da koncept minimalnog radnog opterećenja koji se spominje u PUE nije baš jasan, koristi se drugo pravilo:
Smatra se da je strujni transformator precijenjen u smislu omjera transformacije ako je, pri 25% nazivnog priključnog opterećenja (u normalnom režimu), struja u sekundarnom namotu manja od 10% nazivne struje brojila.
Stoga je maksimalna moguća vrijednost omjera transformacije korištenih strujnih transformatora ograničena osjetljivošću brojila električne energije.
Izračunavanje minimalne i maksimalne vrijednosti omjera transformacije
Da biste izračunali nazivnu snagu strujnog transformatora, potrebno je znati opseg radnih struja u primarnom namotu transformatora.
Minimalni omjer CT transformacije izračunato na osnovu maksimalne radne struje u liniji. Maksimalna radna struja se može izračunati na osnovu ukupne snage potrošača električne energije koji se nalaze u istoj mreži. Ali nema potrebe za ovim proračunima, jer su svi proračuni već urađeni ranije tokom projektovanja transformatorska podstanica. U pravilu, nazivna vrijednost energetskog transformatora se bira tako da redovno opterećenje ne prelazi nazivnu snagu transformatora, a kratkoročno vršno opterećenje ne prelazi snagu transformatora za najviše 40%.
Dijeljenjem potrošnje energije nominalnim naponom mreže i smanjenjem rezultirajuće vrijednosti za korijen od 3, dobijamo maksimalnu radnu struju. Omjer maksimalne radne struje i nazivne struje brojila električne energije dat će potrebni minimalni omjer transformacije.
Na primjer, za trafostanicu kapaciteta 250 kVA sa nazivnim mrežnim naponom od 10 kV, maksimalna radna struja će biti oko 15 A. Budući da kratkoročna maksimalna radna struja može doseći 20 A, bolje je uzeti minimalna ocjena strujnog transformatora s malom marginom - 20/5.
Maksimalni omjer CT transformacije odrediti množenjem minimalnog omjera transformacije omjerom nivoa radne struje (kao postotak maksimalnog) i nivoa struje u sekundarnom namotu transformatora (također kao postotak od maksimuma).
Na primjer, minimalni omjer transformacije je 15/5, izračunati nivo radne struje je 25% od maksimalnog, struja u sekundarnom namotu transformatora je 10% nazivne struje brojila. Tada je potrebna minimalna CT ocjena 15/5 * 25/10, odnosno 7,5 ili u tradicionalnoj notaciji 37,5/5. Ali, budući da se CT s ovom denominacijom ne proizvode, morate uzeti najbližu vrijednost - 30/5.
Dakle, zahtjevi regulatorni dokumenti na izbor omjera transformacije mjernih strujnih transformatora, ostavlja vrlo malo prostora za manevar, omogućavajući vam da odaberete transformator samo između dvije ili tri bliske ocjene
Dobar dan dragi gosti i čitatelji web stranice Električarske napomene.
Danas ćemo pogledati glavne karakteristike i parametre strujnih transformatora. Ovi parametri će nam biti potrebni za pravi izbor strujni transformatori.
Pa, idemo.
Glavne karakteristike i parametri strujnih transformatora
1. Nazivni napon strujni transformator
Prvi glavni parametar, naravno, je njegov nazivni napon. Nazivni napon se odnosi na efektivnu vrijednost napona pri kojoj CT može raditi. Ovaj napon se može naći u tehničkom listu za određeni strujni transformator.
Postoji standardni raspon napona za strujne transformatore:
U nastavku pogledajte primjere strujnih transformatora sa nazivnim naponima od 660 (V) i 10 (kV). Razlika je očigledna.
2. Nazivna struja primarnog kola strujnog transformatora
Nazivna struja primarnog kola, ili možemo reći nazivna primarna struja, je struja koja teče kroz primarni namotaj strujnog transformatora, pri čemu je obezbeđen njegov dugotrajan rad. Vrijednost primarne nazivne struje također je navedena u pasošu za određeni strujni transformator.
Ovaj parametar je označen indeksom - I1n
Postoji standardni raspon nazivnih vrijednosti primarnih struja za proizvedene strujne transformatore:
Napominjemo da je CT sa nominalnom vrijednošću primarna struja 15, 30, 75, 150, 300, 600, 750, 1200, 1500, 3000 i 6000 (A) obavezno mora izdržati najveću radnu primarnu struju, jednaku 16, 32, 80, 160, 320, 630, 800, 1250, 1600, 3200 i 6300 (A). U drugim slučajevima, maksimalna primarna struja ne bi trebala biti veća od nazivne vrijednosti primarne struje.
Slika ispod prikazuje strujni transformator sa nazivnom primarnom strujom od 300 (A).
3. Nazivna struja sekundarno kolo strujni transformator
Drugi parametar strujnog transformatora je nazivna sekundarna struja, ili nazivna sekundarna struja je struja koja teče kroz sekundarni namotaj strujnog transformatora.
Vrijednost nazivne sekundarne struje je također prikazana u pasošu za strujni transformator i uvijek je jednaka 1 (A) ili 5 (A).
Ovaj parametar je označen indeksom - I2n
Ja lično nikada nisam vidio strujne transformatore sa sekundarnom strujom od 1 (A). Takođe, po pojedinačnoj narudžbi, možete naručiti CT sa nazivnom sekundarnom strujom od 2 (A) ili 2,5 (A).
Sekundarno opterećenje strujnog transformatora znači impedansa njegov vanjski sekundarni krug (ampermetri, namotaji, strujni releji, razni strujni pretvarači). Ova vrijednost se mjeri u omima (omima).
Označeno indeksom - Z2n
Također, sekundarno opterećenje strujnog transformatora može se izraziti kroz puna moć, mjereno u volt-amperima (VA) pri određenom faktoru snage i nazivnoj sekundarnoj struji.
Da budemo precizni po definiciji, sekundarno opterećenje strujnog transformatora je sekundarno opterećenje sa faktorom snage (cos = 0,8), pri kojem instalirana klasa tačnost strujnog transformatora ili maksimalni višekratnik primarne struje u odnosu na njegovu nazivnu vrijednost.
Tako je teško pisati, ali samo pažljivije pročitajte tekst i sve ćete razumjeti.
Označeno indeksom - S2n.nom
I ovdje postoji niz standardnih vrijednosti za nazivno sekundarno opterećenje strujnih transformatora, izraženih u volt-amperima pri cos = 0,8:
Da biste izrazili ove vrijednosti u omima, koristite sljedeću formulu:
Kasnije ćemo se vratiti na ovo pitanje. U sljedećim člancima pokazat ću vam kako možete samostalno izračunati sekundarno opterećenje strujnog transformatora jasan primjer sa mog diplomskog projekta. Da ne biste nešto propustili, pretplatite se na nove članke s moje web stranice. Obrazac za pretplatu možete pronaći nakon članka, ili u desnoj koloni stranice.
5. Omjer strujnog transformatora
Drugi glavni parametar strujnog transformatora je omjer transformacije. Omjer transformacije strujnog transformatora je omjer primarne struje i sekundarne struje.
Prilikom izračunavanja, koeficijent transformacije se dijeli na:
- pravi (N)
- nominalni (Nn)
U principu, njihova imena govore sama za sebe.
Stvarni omjer transformacije je omjer stvarne primarne struje i stvarne sekundarna struja. A nazivni koeficijent je omjer nazivne primarne struje i nazivne sekundarne struje.
Evo primjera omjera transformacije strujnih transformatora:
- 150/5 (N=30)
- 600/5 (N=120)
- 1000/5 (N=200)
- 100/1 (N=100)
6. Elektrodinamički otpor
Ovdje je odmah potrebno razjasniti što je struja elektrodinamičkog otpora - to je maksimalna vrijednost amplitude struje za cijelo vrijeme njenog toka, koju strujni transformator može izdržati bez ikakvih oštećenja koja sprečavaju njegov daljnji pravilan rad.
Drugim riječima, to je sposobnost strujnog transformatora da izdrži mehaničke i destruktivne učinke struje. kratki spoj.
Struja elektrodinamičkog otpora je označena indeksom - Id.
Postoji nešto što je višestruki elektrodinamički otpor. Označeno indeksom CD i omjer trenutnog elektrodinamičkog otpora ID na amplitudu nazivne primarne struje I1n.
Zahtjevi za elektrodinamički otpor se ne odnose na sabirničke, ugrađene i odvojive strujne transformatore. Pročitajte članak o. Za druge vrste strujnih transformatora, podaci o struji elektrodinamičkog otpora mogu se naći u istom pasošu.
7. Toplotna otpornost
Šta je termička struja?
A ovo je maksimalna efektivna vrijednost struje kratkog spoja za vremenski period t, koju strujni transformator može izdržati bez zagrijavanja dijelova koji nose struju do prekoračenja dozvoljene temperature i bez oštećenja koja bi ometala njen dalji pravilan rad. Dakle, temperatura strujnih dijelova strujnog transformatora od bakra ne bi trebala biti veća od 250 stepeni, od aluminijuma - 200.
Struja toplinskog otpora je označena indeksom - ItT.
Drugim riječima, to je sposobnost strujnog transformatora da izdrži toplinske efekte struje kratkog spoja u određenom vremenskom periodu.
Postoji takva stvar kao što je struja termičkog otpora višestruka. Označeno indeksom CT i je omjer struje toplinskog otpora ItT na efektivnu vrijednost nazivne primarne struje I1n.
Sve podatke o struji toplotnog otpora možete pronaći u tehničkom listu strujnog transformatora.
U nastavku vam predstavljam skeniranu kopiju naljepnice za strujni transformator tipa TShP-0.66-5-0.5-300/5 U3, gdje su navedeni svi njegovi gore navedeni glavni parametri i karakteristike.
P.S. Ovim završavam moj članak o glavnim karakteristikama i parametrima strujnih transformatora. U sljedećim člancima ću vam reći o označavanju izlaznih krajeva, principu rada strujnog transformatora, načinima rada, klasi tačnosti i drugim zanimljivim temama.
Ispravan izbor CT-a u velikoj mjeri određuje tačnost mjerenja utrošene električne energije on pretpostavlja korespondenciju njihovih parametara i tehničke karakteristike radni uslovi.
Stoga je pri odabiru CT-a potrebno uzeti u obzir:
Nazivni napon
Očigledno, on mora biti veći od maksimalnog radnog napona električne instalacije, odnosno mora biti ispunjen sljedeći uvjet:
Unom.tt>Umax.eu .
Njegova vrijednost se bira između standardni raspon vrijednosti (0,66, 6, 10, 15, 20, 24, 27, 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750, 1150 kV). Dakle, za mjerne sisteme u električnim instalacijama od 0,4 kV treba koristiti pretvarač sa Unom = 0,66 kV.
Nazivna primarna struja
Nazivna struja primarnog namota također mora biti veća od maksimalne radne struje električne instalacije:
I2nom.tt>Imax.eu.
Korespondencija nazivne struje sekundarnog namota CT-a sa nazivnom strujom izračunatog električnog brojila
Kao što je spomenuto na samom početku članka, standardne postojeće vrijednosti I1nom su 1 ili 5 A (najčešći su uređaji sa I1nom = 5A).
Klasa tačnosti TT
Ovaj parametar određuje dozvoljenu strujnu grešku, izraženu u postocima, pri nazivnom sekundarnom opterećenju. Standardni raspon klasa tačnosti uređaja: 0,2; 0,5; 1; 3; 5; 10.
Slova P ili S mogu se dodati digitalnim vrijednostima ove standardne serije.
P je simbol koji označava da se ovaj CT ili njegov namotaj koristi u sistemima zaštite releja. U pravilu se radi o transformatorima s klasama tačnosti 5P i 10P.
S - prisustvo proširenog opsega CT mjerenja za primarnu struju (1% do 120%), dok CT koji nemaju ovu oznaku rade sa navedenom greškom u opsegu opterećenja od 5%-120%.
Izbor vrijednosti ovog parametra određen je zahtjevima klauzule 1.5.16 PUE-7; za tehničke računovodstvene sisteme, dozvoljeno je koristiti CT sa klasom tačnosti ne većom od 1,0, za izračunatu (komercijalnu) vrijednost standardiziranu dokumentom - ne više od 0,5.
Dozvoljena je upotreba CT-a sa klasom tačnosti 1.0 ako obračunati brojilo električne energije ima klasu tačnosti 2.0.
Da bi se izbjeglo prekoračenje dozvoljene vrijednosti CT greške za datu klasu tačnosti, mora biti ispunjen uvjet da sekundarno opterećenje Z2 (mjerni krug) ne prelazi nazivno opterećenje Z2nom.
Omjer transformacije ili omjer primarne struje i sekundarne struje
Prema 1.5.17 Pravila, dozvoljena je upotreba CT-a sa precijenjenom vrijednošću ovog parametra.
Međutim, u takvim slučajevima maksimalna struja opterećenje u sekundarnom namotaju CT-a mora biti najmanje 40% strujne vrijednosti električnog brojila, a pri minimalnom opterećenju utvrđuje se da iznosi najmanje 5%.
I2max≥40%I2nom.tt;
I2min≥5%I2nom.t.
Usklađenost sa uslovima termičke stabilnosti:
I²t∙ttt≥Vkz;
gdje je Vkz=I²s.s∙tcalc (ukupni toplotni impuls struje kratkog spoja (SC), A2∙s;);
I - struja toplotnog otpora transformatora, k∙A;
ttt je nominalno vrijeme njegove termičke stabilnosti, s;
Is - trofazna struja kratkog spoja (izračunata vrijednost), kA;
tcalc - procijenjeno vrijeme toplotnog impulsa, sec.
Usklađenost s uvjetima elektrodinamičkog otpora
Id≥Iu;
gdje je Iu=1.8∙√2∙IKZ;
Iu - struja udara, kA;
1.8 - vrijednost koeficijenta dinamičke stabilnosti.
Vrsta instalacije
Prema svom dizajnu razlikuju se sljedeće vrste CT-a:
- za otvorenu (vanjsku) instalaciju - namijenjeno za ugradnju u vanjsku rasklopnu opremu;
- za zatvorenu instalaciju - za zatvorene razvodne aparate;
- ugrađen u el. Aparati i strojevi;
- nadzemni - sa mogućnošću montaže na čahure;
- prenosivi (namijenjeni za upotrebu u mjerenjima i laboratorijskim ispitivanjima).
Izbor strujnih transformatora za brojilo 0,4 kV
Mjerenje električne energije sa strujnom potrošnjom većom od 100A vrši se brojilima priključak transformatora, koji su preko mjernih transformatora povezani sa izmjerenim opterećenjem. Razmotrimo glavne karakteristike strujnih transformatora.
1 Nazivni napon strujnog transformatora.
Brojevi sa daljinskim upravljanjem Brojevi sa daljinskim upravljanjem daljinski upravljač
Pečati, sigurnosni hologrami, dokumenti, sve je u savršenom stanju. Dodatna oprema: mjerači vremena za automatska kontrola brojači, 63A prekidači u kućištu 25A, dodatni daljinski upravljači.
NaPulte.com - brojači sa daljinskim upravljanjem.
U našem slučaju mjerni transformator bi trebao biti 0,66 kV.
2 Klasa tačnosti.
Klasa tačnosti mjernih strujnih transformatora određena je namjenom električnog brojila. Za komercijalno računovodstvo, klasa tačnosti mora biti 0,5S za tehničko računovodstvo, dozvoljeno je 1,0.
3 Nazivna struja sekundarnog namotaja.
Obično 5A.
4 Nazivna struja primarnog namotaja.
Ovaj parametar je najvažniji za dizajnere. Sada ćemo razmotriti zahtjeve za odabir nazivne struje primarnog namota instrumentalnog transformatora. Nazivna struja primarnog namotaja određuje omjer transformacije.
Omjer transformacije instrumentalnog transformatora je omjer nazivne struje primarnog namotaja i nazivne struje sekundarnog namotaja.
Omjer transformacije treba odabrati prema projektno opterećenje uzimajući u obzir rad u hitni način rada. Prema PUE-u, dopuštena je upotreba strujnih transformatora s povećanim omjerom transformacije:
1.5.17. Dozvoljena je upotreba strujnih transformatora sa povećanim omjerom transformacije (prema uvjetima elektrodinamičkog i termičkog otpora ili zaštite sabirnica), ako pri maksimalnom opterećenju priključka struja u sekundarnom namotu strujnog transformatora iznosi najmanje 40% nazivne struje brojila, a pri minimalnom radnom opterećenju - najmanje 5 %.
U literaturi možete pronaći i zahtjeve za izbor strujnih transformatora. Dakle, strujni transformator treba smatrati precijenjenim u smislu omjera transformacije ako će pri 25% izračunatog priključnog opterećenja (u normalnom režimu) struja u sekundarnom namotu biti manja od 10% nazivne struje brojila.
Sada se prisjetimo matematike i pogledajmo ove zahtjeve koristeći primjer.
Neka električna instalacija troši struju od 140A (minimalno opterećenje 14A). Odaberimo mjerni strujni transformator za mjerač.
Provjerimo mjerni transformator T-066 200/5. Njegov koeficijent transformacije je 40.
140/40=3.5A – struja sekundarnog namotaja pri nazivnoj struji.
5*40/100=2A – minimalna struja sekundarnog namotaja pri nazivnom opterećenju.
Kao što vidite 3.5A>2A – uslov je ispunjen.
14/40=0.35A – struja sekundarnog namotaja pri minimalnoj struji.
5*5/100=0.25A – minimalna struja sekundarnog namotaja pri minimalnom opterećenju.
Kao što vidite, 0,35A>0,25A – uslov je ispunjen.
140*25/100 – 35A struja pri 25% opterećenja.
35/40=0,875 – struja u sekundarnom opterećenju pri opterećenju od 25%.
5*10/100=0.5A – minimalna struja sekundarnog namotaja pri 25% opterećenja.
Kao što vidite, 0,875A>0,5A – uslov je ispunjen.
Zaključak: mjerni transformator T-066 200/5 za opterećenje 140A odabran je ispravno.
Za strujne transformatore postoji i GOST 7746-2001 (Strujni transformatori. Opšte tehničke specifikacije), gdje možete pronaći klasifikaciju, glavne parametre i tehničke zahtjeve.
Prilikom odabira strujnih transformatora možete se voditi podacima u tabeli:
Izbor strujnih transformatora po opterećenju