Princip fungování transformátor napětí. Design. Vzorce pro výpočet (10+)
Transformátor napětí. Princip fungování. Výpočet
Transformátor napětí - měřící zařízení, určený k měření síly střídavý proud. Proudové transformátory se používají tam, kde je potřeba měřit vysoký proud. Proudové kleště také fungují na principu proudového transformátoru. Existují způsoby, jak měřit stejnosměrný proud pomocí proudových kleští, ale zde se využívá efektu magnetického zesilovače. O tom bude samostatný článek. Přihlaste se k odběru novinek, ať vám neuniknou. Nyní se zaměříme na měření střídavého proudu.
Princip činnosti měřicího transformátoru proudu
Proudový transformátor je obyčejný transformátor, zapojený pouze zvláštním způsobem a se zvláštním počtem závitů ve vinutí. Primární vinutí proudového transformátoru se obvykle skládá z jednoho závitu, tedy jednoduše drátu procházejícího toroidním jádrem transformátoru. Právě tímto vodičem prochází měřený proud. Někdy se pro zvýšení přesnosti měření provádějí dvě otáčky, to znamená, že drát prochází jádrem dvakrát. Proudové transformátory lze vyrobit nejen na toroidních jádrech, ale i na jiných. V každém případě musí drát s měřeným drátem tvořit plný závit. U jádra ve tvaru W je potřeba protáhnout drát oběma okny.
Bohužel se v článcích pravidelně objevují chyby, opravují se, články se doplňují, rozvíjejí a připravují se nové. Přihlaste se k odběru novinek a zůstaňte informováni.
Pokud je něco nejasné, určitě se ptejte!
Položit otázku. Diskuse k článku. zprávy.
[Maximální hodnota indukce, T] = * [Průměrná hodnota proudu primárního vinutí, A] * [Magnetická permeabilita jádra] * [Počet závitů primárního vinutí] / [Délka průměrné magnetické čáry jádra, mm] + * [Amplituda napětí na sekundárním vinutí, V] * [Falling factor] / (2 *[Plocha průřezu magnetického jádra, mm2] * [Množství
Všude tam, kde je vyžadováno měření elektřiny nebo regulace proudu pro ochranu vedení před přetížením.
Jedním z hlavních parametrů proudového transformátoru (CT) je transformační poměr, který se nejčastěji označuje 10/5, 30/5, 150/5 nebo podobně. Zkusme zjistit, co to znamená a jak zvolit správný transformační poměr proudového transformátoru.
Zajímavý! Proudový transformátor má step-up charakter, takže jeho sekundární vinutí musí být vždy zkratováno přes ampérmetr nebo jednoduše propojkou. Jinak to vyhoří nebo někoho šokuje.
Proč jsou potřebné proudové transformátory?
Elektrikáři obeznámení s elektrickými zařízeními 220V si toho mohou všimnout měřiče bytu elektřina jsou připojeny přímo k vedení bez použití proudových transformátorů. Nicméně již v třífázové sítě připojení transformátoru vyskytuje častěji než přímé začlenění. V obvodech PKU a rozvodných zařízení 6-10 kV jsou všechna měřicí zařízení připojena přes proudové transformátory.
Proudový transformátor je navržen tak, aby zmenšil velikost měřeného proudu a uvedl jej do standardního rozsahu. Proud se zpravidla převádí na standardní hodnotu 5 A (méně často - 1 A nebo 10 A).
Dalším účelem proudových transformátorů je vytvořit galvanická izolace mezi měřeným a měřícím obvodem.
Jak vybrat proudový transformátor
Maximální provozní proud primárního vinutí transformátoru je určen výkonem silový transformátor u snižovací rozvodny.
Je-li například výkon rozvodny 250 kVA, pak při jmenovitém síťovém napětí 10 kV nepřekročí proud 15 A. To znamená, že transformační poměr proudových transformátorů musí být alespoň 3, resp. je často uváděno, 15.5. Při použití transformátorů nižšího jmenovitého proudu může dojít k tomu, že sekundární proud výrazně překročí stanovenou hodnotu 5 A, což může vést k výraznému snížení přesnosti měření nebo dokonce k poruše elektroměru.
Minimální hodnota transformačního poměru CT je tedy omezena jmenovitým proudem vedení.
Existují na druhé straně nějaká omezení transformačního poměru? Je možné místo transformátorů 15/5 použít např. transformátory 100/5? Ano, taková omezení existují.
Při použití proudových transformátorů s neúměrně velkým jmenovitým výkonem bude výsledkem příliš malý proud v sekundárním vinutí transformátoru, který elektroměr nebude schopen změřit s požadovanou přesností.
Aby se pokaždé nevyráběly objemné matematické výpočty, byla vyvinuta řada pravidel pro volbu transformačního poměru CT. Tato pravidla jsou zaznamenána v příručce každého energetika - v „Pravidlech pro stavbu elektrických instalací“ (PUE).
Pravidla elektroinstalace umožňují použití proudových transformátorů s transformačním poměrem vyšším, než je jmenovitý. Takové transformátory PUE se však nazývají „transformátory s nadhodnoceným transformačním poměrem“ a jejich použití je omezeno následovně.
1.5.17. Je povoleno používat proudové transformátory se zvýšeným transformačním poměrem (podle podmínek elektrodynamického a tepelného odporu nebo ochrany přípojnic), pokud maximální zatížení připojení bude proud v sekundárním vinutí proudového transformátoru minimálně 40% jmenovitý proud počítadlo a při minimální pracovní zátěži - alespoň 5%.
Protože koncept minimální pracovní zátěže uvedený v PUE není příliš jasný, používá se další pravidlo:
Proudový transformátor je považován za nadhodnocený z hlediska transformačního poměru, pokud při 25 % jmenovité připojené zátěže (v normálním režimu) je proud v sekundárním vinutí menší než 10 % jmenovitého proudu elektroměru.
Maximální možná hodnota transformačního poměru použitých proudových transformátorů je tedy omezena citlivostí elektroměrů.
Výpočet minimální a maximální hodnoty transformačního poměru
Pro výpočet jmenovité hodnoty proudového transformátoru je nutné znát rozsah provozních proudů v primárním vinutí transformátoru.
Minimální transformační poměr CT vypočítané na základě maximálního provozního proudu ve vedení. Maximální provozní proud lze vypočítat na základě celkového výkonu spotřebitelů elektřiny umístěných ve stejné síti. Tyto výpočty však není nutné provádět, protože všechny výpočty byly provedeny již dříve během návrhu trafostanice. Jmenovitý výkon výkonového transformátoru se zpravidla volí tak, aby běžné zatížení nepřekračovalo jmenovitý výkon transformátoru a krátkodobé špičkové zatížení převyšovalo výkon transformátoru nejvýše o 40 %.
Vydělením příkonu jmenovitým napětím sítě a snížením výsledné hodnoty odmocninou ze 3 získáme maximální provozní proud. Poměr maximálního provozního proudu ke jmenovitému proudu elektroměru dá požadovaný minimální transformační poměr.
Například pro rozvodnu o výkonu 250 kVA se jmenovitým síťovým napětím 10 kV bude maximální provozní proud asi 15 A. Vzhledem k tomu, že krátkodobý maximální provozní proud může dosáhnout 20 A, je lepší vzít minimální jmenovitý výkon proudového transformátoru s malou rezervou - 20/5.
Maximální transformační poměr CT určete vynásobením minimálního transformačního poměru poměrem úrovně provozního proudu (v procentech z maxima) k úrovni proudu v sekundárním vinutí transformátoru (rovněž v procentech z maxima).
Například minimální transformační poměr je 15/5, vypočtená úroveň pracovního proudu je 25 % maxima, proud v sekundárním vinutí transformátoru je 10 % jmenovitého proudu elektroměru. Pak je požadované minimální hodnocení CT 15/5 * 25/10, tedy 7,5 nebo v tradiční notaci 37,5/5. Ale protože CT s touto nominální hodnotou nejsou vyráběny, musíte vzít nejbližší hodnotu - 30/5.
Tedy požadavky regulační dokumenty k volbě transformačního poměru měřicích transformátorů proudu ponechte velmi malý manévrovací prostor, což vám umožní vybrat transformátor pouze ze dvou nebo tří blízkých jmenovitých hodnot
Dobrý den, milí hosté a čtenáři webu Zápisky elektrikáře.
Dnes se podíváme na hlavní charakteristiky a parametry proudových transformátorů. Tyto parametry budeme potřebovat správná volba proudové transformátory.
Tak pojďme.
Hlavní charakteristiky a parametry proudových transformátorů
1. Jmenovité napětí transformátor napětí
Prvním hlavním parametrem je samozřejmě jeho jmenovité napětí. Jmenovité napětí se vztahuje k efektivní hodnotě napětí, při které může CT pracovat. Toto napětí lze nalézt v datovém listu pro konkrétní proudový transformátor.
Pro proudové transformátory existuje standardní rozsah jmenovitých napětí:
Níže jsou uvedeny příklady proudových transformátorů se jmenovitým napětím 660 (V) a 10 (kV). Rozdíl je zřejmý.
2. Jmenovitý proud primárního obvodu proudového transformátoru
Jmenovitý proud primárního okruhu, nebo lze říci jmenovitý primární proud, je proud protékající primárním vinutím proudového transformátoru, při kterém je zajištěn jeho dlouhodobý provoz. Hodnota primárního jmenovitého proudu je také uvedena v pasu pro konkrétní proudový transformátor.
Tento parametr je indikován indexem - I1н
Pro vyráběné proudové transformátory existuje standardní rozsah jmenovitých hodnot primárních proudů:
Vezměte prosím na vědomí, že CT s nominální hodnotou primární proud 15, 30, 75, 150, 300, 600, 750, 1200, 1500, 3000 a 6000 (A) povinné musí odolat nejvyššímu provoznímu primárnímu proudu, který se rovná 16, 32, 80, 160, 320, 630, 800, 1250, 1600, 3200 a 6300 (A). V ostatních případech by maximální primární proud neměl být větší než jmenovitá hodnota primárního proudu.
Níže uvedená fotografie ukazuje proudový transformátor se jmenovitým primárním proudem 300 (A).
3. Jmenovitý proud sekundární okruh transformátor napětí
Dalším parametrem proudového transformátoru je jmenovitý sekundární proud, neboli jmenovitý sekundární proud je proud protékající sekundárním vinutím proudového transformátoru.
Hodnota jmenovitého sekundárního proudu je také zobrazena v pasu pro proudový transformátor a je vždy rovna 1 (A) nebo 5 (A).
Tento parametr je indikován indexem - I2н
Osobně jsem nikdy neviděl proudové transformátory se sekundárním proudem 1 (A). Na individuální objednávku si také můžete objednat CT se jmenovitým sekundárním proudem 2 (A) nebo 2,5 (A).
Sekundární zatížení proudového transformátoru znamená impedance jeho vnější sekundární okruh (ampérmetry, vinutí, proudová relé, různé proudové měniče). Tato hodnota se měří v ohmech (ohmech).
Označeno indexem - Z2н
Také sekundární zatížení proudového transformátoru může být vyjádřeno prostřednictvím plná síla, měřeno ve voltampérech (VA) při určitém účiníku a jmenovitém sekundárním proudu.
Abychom byli přesní z definice, sekundární zátěž proudového transformátoru je sekundární zátěž s účiníkem (cos = 0,8), při kterém nainstalovaná třída přesnost proudového transformátoru nebo maximální násobek primárního proudu vzhledem k jeho jmenovité hodnotě.
Psaní je tak těžké, ale čtěte pozorněji text a všechno pochopíte.
Indikováno indexem - S2n.nom
I zde existuje řada standardních hodnot pro jmenovité sekundární zatížení proudových transformátorů, vyjádřené ve voltampérech při cos = 0,8:
Chcete-li vyjádřit tyto hodnoty v ohmech, použijte následující vzorec:
K této problematice se vrátíme později. V následujících článcích vám ukážu, jak můžete nezávisle vypočítat sekundární zatížení proudového transformátoru jasný příklad z mého absolventského projektu. Aby vám nic neuniklo, přihlaste se k odběru nových článků z mého webu. Formulář předplatného najdete za článkem, nebo v pravém sloupci webu.
5. Poměr transformátoru proudu
Dalším hlavním parametrem proudového transformátoru je transformační poměr. Transformační poměr proudového transformátoru je poměr primárního proudu k sekundárnímu proudu.
Při výpočtu se transformační koeficient dělí na:
- skutečné (N)
- nominální (Nн)
V zásadě jejich jména mluví sama za sebe.
Skutečný transformační poměr je poměr skutečného primárního proudu ke skutečnému sekundární proud. A jmenovitý koeficient je poměr jmenovitého primárního proudu k jmenovitému sekundárnímu proudu.
Zde jsou příklady transformačních poměrů proudových transformátorů:
- 150/5 (N=30)
- 600/5 (N=120)
- 1000/5 (N=200)
- 100/1 (N=100)
6. Elektrodynamický odpor
Zde je hned potřeba si ujasnit, co je elektrodynamický odporový proud - to je maximální hodnota amplitudy proudu po celou dobu jeho toku, kterou proudový transformátor snese bez poškození, které brání jeho další správné činnosti.
Jinými slovy, jde o schopnost proudového transformátoru odolávat mechanickým a destruktivním účinkům proudu. zkrat.
Elektrodynamický odporový proud je označen indexem - Id.
Existuje něco jako mnohonásobný elektrodynamický odpor. Označeno indexem CD a je poměrem aktuálního elektrodynamického odporu ID na amplitudu jmenovitého primárního proudu I1n.
Požadavky na elektrodynamický odpor se nevztahují na přípojnicové, vestavěné a odnímatelné transformátory proudu. Přečtěte si článek o. U ostatních typů proudových transformátorů lze údaje o elektrodynamickém odporovém proudu nalézt ve stejném pasportu.
7. Tepelný odpor
Co je tepelný proud?
A to je maximální efektivní hodnota zkratového proudu po dobu t, kterou proudový transformátor vydrží, aniž by zahřál části vedoucí proud na překročení přípustné teploty a bez poškození, které by bránilo jeho dalšímu řádnému provozu. Teplota proudových částí proudového transformátoru vyrobeného z mědi by tedy neměla být vyšší než 250 stupňů, z hliníku - 200.
Proud tepelného odporu je označen indexem - ItТ.
Jinými slovy, je to schopnost proudového transformátoru odolávat tepelným účinkům zkratového proudu po určitou dobu.
Existuje něco jako multiplicita proudu tepelné stability. Označeno indexem ČT a je poměrem proudu tepelného odporu ItТ na efektivní hodnotu jmenovitého primárního proudu I1n.
Veškeré údaje o tepelném odporovém proudu naleznete v datovém listu proudového transformátoru.
Níže Vám předkládám naskenovanou kopii štítku pro proudový transformátor typu TShP-0,66-5-0,5-300/5 U3, kde jsou uvedeny všechny jeho výše uvedené hlavní parametry a vlastnosti.
P.S. Tímto končí můj článek o hlavních charakteristikách a parametrech proudových transformátorů. V následujících článcích vám řeknu o označení výstupních konců, principu činnosti proudového transformátoru, provozních režimech, třídě přesnosti a dalších zajímavých tématech.
Správná volba CT do značné míry určuje přesnost měření spotřebované elektřiny, předpokládá shodu jejich parametrů a technická charakteristika operační podmínky.
Proto je při výběru CT nutné vzít v úvahu:
Jmenovité napětí
Pochopitelně musí být vyšší než maximální provozní napětí elektroinstalace, tj. musí být splněna následující podmínka:
Unom.tt>Umax.eu .
Jeho hodnota se vybírá z standardní rozsah hodnoty (0,66, 6, 10, 15, 20, 24, 27, 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750, 1150 kV). Pro měřicí systémy v elektrických instalacích 0,4 kV by se tedy mělo použít přepočítávací zařízení s Unom = 0,66 kV.
Jmenovitý primární proud
Jmenovitý proud primárního vinutí musí být také větší než maximální provozní proud elektrické instalace:
I2nom.tt>Imax.eu.
Korespondence jmenovitého proudu sekundárního vinutí PTP se jmenovitým proudem vypočteného elektroměru
Jak již bylo zmíněno na začátku článku, standardní stávající hodnoty I1nom jsou 1 nebo 5 A (nejběžnější jsou zařízení s I1nom = 5A).
Třída přesnosti TT
Tento parametr určuje přípustnou proudovou chybu, vyjádřenou v procentech, při jmenovité sekundární zátěži. Standardní rozsah tříd přesnosti zařízení: 0,2; 0,5; 1; 3; 5; 10.
K digitálním hodnotám této standardní řady lze přidat písmena P nebo S.
P je symbol indikující, že tento proudový transformátor nebo jeho vinutí se používá v systémech ochrany relé. Zpravidla se jedná o transformátory s třídami přesnosti 5P a 10P.
S - přítomnost rozšířeného rozsahu měření CT pro primární proud (1% až 120%), zatímco CT, které toto označení nemají, pracují se stanovenou chybou v rozsahu zatížení 5%-120%.
Volba hodnoty tohoto parametru je určena požadavky článku 1.5.16 PUE-7; pro technické účetní systémy je povoleno používat CT s třídou přesnosti nejvýše 1,0 pro vypočítanou (komerční) hodnotu normalizovanou dokumentem - nejvýše 0,5.
Je povoleno používat CT s třídou přesnosti 1.0, pokud vypočítaný elektroměr má třídu přesnosti 2.0.
Aby nedošlo k překročení dovolené hodnoty chyby CT pro danou třídu přesnosti, musí být splněna podmínka, aby sekundární zátěž Z2 (měřicí obvod) nepřekročila jmenovitou zátěž Z2nom.
Transformační poměr neboli poměr primárního proudu k sekundárnímu proudu
Podle 1.5.17 Pravidel je povoleno použití CT s nadhodnocenou hodnotou tohoto parametru.
Nicméně v takových případech maximální proud zatížení v sekundárním vinutí PTP musí být minimálně 40 % jmenovitého proudu elektroměru a při minimálním zatížení je stanoveno minimálně 5 %.
I2max≥40%I2nom.tt;
I2min≥5%I2nom.t.
Splnění podmínek tepelné stability:
I²t∙ttt≥Vkz;
kde Vkz=I²s.s∙tcalc (celkový tepelný impuls zkratového proudu (SC), A2∙s;);
I - tepelný odporový proud transformátoru, k∙A;
ttt je jmenovitá doba jeho tepelné stability, sec;
Is - třífázový zkratový proud (vypočtená hodnota), kA;
tcalc - odhadovaná doba tepelného impulsu, sec.
Splnění podmínek elektrodynamického odporu
Id≥Iу;
kde Iу=1,8∙√2∙IКЗ;
Iу - rázový proud, kA;
1,8 - hodnota koeficientu dynamické stability.
Typ instalace
Podle jejich konstrukce se rozlišují následující typy CT:
- pro otevřenou (venkovní) instalaci - určeno pro instalaci do venkovního rozvaděče;
- pro uzavřenou instalaci - pro uzavřené rozvaděče;
- zabudovaný do el. přístroje a stroje;
- nad hlavou - s možností montáže na průchodky;
- přenosný (určený pro použití při měření a laboratorních testech).
Výběr proudových transformátorů pro elektroměr 0,4 kV
Měření elektřiny s odběrem proudu nad 100A se provádí měřiči připojení transformátoru, které jsou připojeny k měřené zátěži přes měřicí transformátory. Podívejme se na hlavní charakteristiky proudových transformátorů.
1 Jmenovité napětí transformátoru proudu.
Počítadla s dálkovým ovládáním Počítadla s dálkovým ovládáním dálkové ovládání
Pečeti, bezpečnostní hologramy, doklady, vše v perfektním stavu. Doplňková výbava: časovače pro automatické ovládáníčítače, jističe 63A v pouzdře 25A, přídavná dálková ovládání.
NaPulte.com - pulty s dálkovým ovládáním.
V našem případě by měl být měřicí transformátor 0,66 kV.
2 Třída přesnosti.
Třída přesnosti měřicích transformátorů proudu je dána účelem elektroměru. Pro komerční účetnictví musí být třída přesnosti 0,5S, pro technické účetnictví je povolena 1,0.
3 Jmenovitý proud sekundárního vinutí.
Obvykle 5A.
4 Jmenovitý proud primárního vinutí.
Tento parametr je pro projektanty nejdůležitější. Nyní zvážíme požadavky na volbu jmenovitého proudu primárního vinutí přístrojového transformátoru. Jmenovitý proud primárního vinutí určuje transformační poměr.
Transformační poměr přístrojového transformátoru je poměr jmenovitého proudu primárního vinutí ke jmenovitému proudu sekundárního vinutí.
Transformační poměr by měl být zvolen podle návrhové zatížení s přihlédnutím k práci v Nouzový režim. Podle PUE je povoleno použití proudových transformátorů se zvýšeným transformačním poměrem:
1.5.17. Je povoleno použít proudové transformátory se zvýšeným transformačním poměrem (podle podmínek elektrodynamického a tepelného odporu nebo ochrany přípojnic), pokud je při maximálním zatížení přípojky proud v sekundárním vinutí proudového transformátoru alespoň 40% jmenovitého proudu elektroměru a při minimálním provozním zatížení - minimálně 5 %.
V literatuře lze také nalézt požadavky na výběr proudových transformátorů. Proudový transformátor by tedy měl být považován za nadhodnocený z hlediska transformačního poměru, pokud při 25 % vypočtené připojené zátěže (v normálním režimu) bude proud v sekundárním vinutí menší než 10 % jmenovitého proudu elektroměru.
Nyní si připomeňme matematiku a podívejme se na tyto požadavky na příkladu.
Nechte elektroinstalaci odebírat proud 140A (minimální zátěž 14A). K elektroměru zvolíme měřicí transformátor proudu.
Zkontrolujeme měřicí transformátor T-066 200/5. Jeho transformační koeficient je 40.
140/40=3,5A – proud sekundárního vinutí při jmenovitém proudu.
5*40/100=2A – minimální proud sekundárního vinutí při jmenovité zátěži.
Jak můžete vidět 3,5A>2A – požadavek je splněn.
14/40=0,35A – proud sekundárního vinutí při minimálním proudu.
5*5/100=0,25A – minimální proud sekundárního vinutí při minimální zátěži.
Jak vidíte, 0,35A>0,25A – požadavek je splněn.
140*25/100 – 35A proud při 25% zatížení.
35/40=0,875 – proud v sekundární zátěži při 25% zátěži.
5*10/100=0,5A – minimální proud sekundárního vinutí při 25% zatížení.
Jak vidíte, 0,875A>0,5A – požadavek je splněn.
Závěr: měřicí transformátor T-066 200/5 pro zátěž 140A je vybrán správně.
Pro proudové transformátory existuje také GOST 7746-2001 (Proudové transformátory. Všeobecně Technické specifikace), kde naleznete klasifikaci, hlavní parametry a technické požadavky.
Při výběru proudových transformátorů se můžete řídit údaji v tabulce:
Výběr proudových transformátorů podle zátěže