Princíp fungovania prúdový transformátor. Dizajn. Vzorce na výpočet (10+)
Prúdový transformátor. Princíp fungovania. Kalkulácia
Prúdový transformátor - meracie zariadenie, určený na meranie sily striedavý prúd. Prúdové transformátory sa používajú vtedy, keď je potrebné merať vysoký prúd. Prúdové svorky tiež fungujú na princípe prúdového transformátora. Existujú spôsoby merania priamy prúd pomocou prúdových svoriek, ale tu sa využíva efekt magnetického zosilňovača. O tom bude samostatný článok. Prihláste sa na odber noviniek, aby ste ich nezmeškali. Teraz sa zameriame na meranie striedavého prúdu.
Princíp činnosti meracieho transformátora prúdu
Prúdový transformátor je obyčajný transformátor, zapojený iba špeciálnym spôsobom a so špeciálnym počtom závitov vo vinutí. Primárne vinutie prúdového transformátora zvyčajne pozostáva z jedného závitu, to znamená jednoducho drôtu prechádzajúceho cez toroidné jadro transformátora. Cez tento vodič prechádza meraný prúd. Niekedy sa na zvýšenie presnosti meraní vykonajú dve otáčky, to znamená, že drôt prechádza cez jadro dvakrát. Prúdové transformátory môžu byť vyrobené nielen na toroidných jadrách, ale aj na iných. V každom prípade musí drôt s meraným drôtom tvoriť plný závit. Pre jadro v tvare W musíte pretiahnuť drôt cez obe okná.
Bohužiaľ, v článkoch sa pravidelne vyskytujú chyby, opravujú sa, články sa dopĺňajú, rozvíjajú a pripravujú sa nové. Prihláste sa na odber noviniek, aby ste boli informovaní.
Ak vám niečo nie je jasné, určite sa pýtajte!
Opýtať sa otázku. Diskusia k článku. správy.
[Maximálna hodnota indukcie, T] = * [Priemerná hodnota prúdu primárneho vinutia, A] * [Magnetická permeabilita jadra] * [Počet závitov primárneho vinutia] / [Dĺžka priemernej magnetickej čiary jadra, mm] + * [Amplitúda napätia na sekundárnom vinutí, V] * [Činiteľ plnenia] / (2 *[Plocha prierezu magnetického jadra, mm štvorcový] * [Množstvo
Všade tam, kde sa vyžaduje meranie elektriny alebo kontrola prúdu na ochranu vedenia pred preťažením.
Jedným z hlavných parametrov prúdového transformátora (CT) je transformačný pomer, ktorý sa najčastejšie označuje 10/5, 30/5, 150/5 alebo podobne. Pokúsme sa zistiť, čo to znamená a ako zvoliť správny transformačný pomer prúdového transformátora.
Zaujímavé! Prúdový transformátor má stupňovitý charakter, takže jeho sekundárne vinutie musí byť vždy skratované cez ampérmeter alebo jednoducho pomocou prepojky. Inak vyhorí alebo niekoho šokuje.
Prečo sú potrebné prúdové transformátory?
Elektrikári oboznámení s elektrickými zariadeniami na 220 V si to môžu všimnúť bytové merače elektrina sa pripája priamo na vedenie bez použitia prúdových transformátorov. Avšak už v trojfázové siete pripojenie transformátora vyskytuje častejšie ako priame začlenenie. V obvodoch PKU a rozvodných zariadení 6-10 kV sú všetky meracie zariadenia pripojené cez prúdové transformátory.
Prúdový transformátor je navrhnutý tak, aby zmenšil veľkosť meraného prúdu a priviedol ho do štandardného rozsahu. Spravidla sa prúd prevádza na štandardnú hodnotu 5 A (menej často - 1 A alebo 10 A).
Ďalším účelom prúdových transformátorov je vytvorenie galvanická izolácia medzi meraným a meracím obvodom.
Ako si vybrať prúdový transformátor
Maximálny prevádzkový prúd primárneho vinutia transformátora je určený výkonom výkonový transformátor v znižovacej rozvodni.
Napríklad, ak je výkon rozvodne 250 kVA, potom s menovitým sieťovým napätím 10 kV prúd nepresiahne 15 A. To znamená, že transformačný pomer prúdových transformátorov musí byť aspoň 3 alebo ako napr. často sa hovorí o 15.5. Použitie transformátorov nižšieho menovitého prúdu môže mať za následok, že sekundárny prúd výrazne prekročí stanovenú hodnotu 5 A, čo môže viesť k výraznému zníženiu presnosti merania až k poruche elektromera.
Minimálna hodnota transformačného pomeru CT je teda obmedzená menovitým prúdom vedenia.
Existujú na druhej strane nejaké obmedzenia pre transformačný pomer? Je možné použiť napríklad 100/5 transformátory namiesto 15/5 transformátorov? Áno, takéto obmedzenia existujú.
Ak sa použijú prúdové transformátory s neúmerne veľkým menovitým výkonom, výsledkom bude príliš malý prúd v sekundárnom vinutí transformátora, ktorý elektromer nebude schopný zmerať s požadovanou presnosťou.
Aby sa zakaždým nevyrábali objemné matematické výpočty, bolo vyvinutých niekoľko pravidiel pre výber transformačného pomeru CT. Tieto pravidlá sú zaznamenané v príručke každého energetického inžiniera - v „Pravidlách pre výstavbu elektrických inštalácií“ (PUE).
Pravidlá elektrickej inštalácie umožňujú použitie prúdových transformátorov s transformačným pomerom vyšším ako menovitý. Takéto transformátory PUE sa však nazývajú „transformátory s nadhodnoteným transformačným pomerom“ a ich použitie je obmedzené nasledovne.
1.5.17. Je povolené používať prúdové transformátory so zvýšeným transformačným pomerom (podľa podmienok elektrodynamického a tepelného odporu alebo ochrany prípojníc), ak maximálne zaťaženie pripojenie, prúd v sekundárnom vinutí prúdového transformátora bude najmenej 40% menovitý prúd počítadlo a pri minimálnom zaťažení - najmenej 5%.
Keďže koncept minimálneho pracovného zaťaženia uvedený v PUE nie je veľmi jasný, používa sa iné pravidlo:
Prúdový transformátor sa považuje za nadhodnotený z hľadiska transformačného pomeru, ak pri 25 % menovitého pripojeného zaťaženia (v normálnom režime) je prúd v sekundárnom vinutí menší ako 10 % menovitého prúdu elektromera.
Maximálna možná hodnota transformačného pomeru použitých prúdových transformátorov je teda obmedzená citlivosťou elektromerov.
Výpočet minimálnych a maximálnych hodnôt transformačného pomeru
Na výpočet menovitého výkonu prúdového transformátora je potrebné poznať rozsah prevádzkových prúdov v primárnom vinutí transformátora.
Minimálny transformačný pomer CT vypočítané na základe maximálneho prevádzkového prúdu vo vedení. Maximálny prevádzkový prúd možno vypočítať na základe celkového výkonu spotrebiteľov elektrickej energie nachádzajúcich sa v tej istej sieti. Nie je však potrebné robiť tieto výpočty, pretože všetky výpočty už boli vykonané skôr počas návrhu trafostanica. Menovitý výkon výkonového transformátora sa spravidla volí tak, aby bežné zaťaženie nepresahovalo menovitý výkon transformátora a krátkodobé špičkové zaťaženie prevyšovalo výkon transformátora maximálne o 40 %.
Vydelením spotreby energie menovitým napätím siete a znížením výslednej hodnoty odmocninou z 3 získame maximálny prevádzkový prúd. Pomer maximálneho prevádzkového prúdu k menovitému prúdu elektromera poskytne požadovaný minimálny transformačný pomer.
Napríklad pre rozvodňu s výkonom 250 kVA s menovitým sieťovým napätím 10 kV bude maximálny prevádzkový prúd približne 15 A. Keďže krátkodobý maximálny prevádzkový prúd môže dosiahnuť 20 A, je lepšie použiť minimálne hodnotenie prúdového transformátora s malou rezervou - 20/5.
Maximálny transformačný pomer CT určíte vynásobením minimálneho transformačného pomeru pomerom úrovne prevádzkového prúdu (v percentách z maxima) k úrovni prúdu v sekundárnom vinutí transformátora (aj v percentách z maxima).
Napríklad minimálny transformačný pomer je 15/5, vypočítaná úroveň prevádzkového prúdu je 25% maxima, prúd v sekundárnom vinutí transformátora je 10% menovitého prúdu elektromera. Potom je požadované minimálne hodnotenie CT 15/5 * 25/10, teda 7,5 alebo v tradičnom zápise 37,5/5. Ale keďže sa CT s touto nominálnou hodnotou nevyrábajú, musíte vziať najbližšiu hodnotu - 30/5.
Teda požiadavky na regulačné dokumenty pri voľbe transformačného pomeru meracích prúdových transformátorov ponechajte len veľmi malý priestor na manévrovanie, čo vám umožní vybrať transformátor iba z dvoch alebo troch blízkych hodnôt
Dobrý deň, milí hostia a čitatelia stránky Zápisky elektrikára.
Dnes sa pozrieme na hlavné charakteristiky a parametre prúdových transformátorov. Tieto parametre budeme potrebovať správna voľba prúdové transformátory.
Tak, poďme.
Hlavné charakteristiky a parametre prúdových transformátorov
1. Menovité napätie prúdový transformátor
Prvým hlavným parametrom je samozrejme jeho menovité napätie. Menovité napätie sa vzťahuje na efektívnu hodnotu napätia, pri ktorej môže CT pracovať. Toto napätie nájdete v údajovom liste pre konkrétny prúdový transformátor.
Pre prúdové transformátory existuje štandardný rozsah menovitých hodnôt napätia:
Nižšie nájdete príklady prúdových transformátorov s menovitým napätím 660 (V) a 10 (kV). Rozdiel je evidentný.
2. Menovitý prúd primárneho okruhu prúdového transformátora
Menovitý prúd primárneho okruhu, alebo možno povedať menovitý primárny prúd, je prúd pretekajúci primárnym vinutím prúdového transformátora, pri ktorom je zabezpečená jeho dlhodobá prevádzka. Hodnota primárneho menovitého prúdu je tiež uvedená v pase pre konkrétny prúdový transformátor.
Tento parameter je označený indexom - I1н
Pre vyrábané prúdové transformátory existuje štandardný rozsah nominálnych hodnôt primárnych prúdov:
Upozorňujeme, že CT s nominálnou hodnotou primárny prúd 15, 30, 75, 150, 300, 600, 750, 1200, 1500, 3000 a 6000 (A) povinné musí vydržať najvyšší prevádzkový primárny prúd, ktorý sa rovná 16, 32, 80, 160, 320, 630, 800, 1250, 1600, 3200 a 6300 (A). V ostatných prípadoch by maximálny primárny prúd nemal byť väčší ako menovitá hodnota primárneho prúdu.
Na fotografii nižšie je znázornený prúdový transformátor s menovitým primárnym prúdom 300 (A).
3. Menovitý prúd sekundárny okruh prúdový transformátor
Ďalším parametrom prúdového transformátora je menovitý sekundárny prúd, alebo menovitý sekundárny prúd je prúd pretekajúci sekundárnym vinutím prúdového transformátora.
Hodnota menovitého sekundárneho prúdu je zobrazená aj v pase pre prúdový transformátor a je vždy rovná 1 (A) alebo 5 (A).
Tento parameter je označený indexom - I2н
Osobne som nikdy nevidel prúdové transformátory so sekundárnym prúdom 1 (A). Na základe individuálnej objednávky si tiež môžete objednať CT s menovitým sekundárnym prúdom 2 (A) alebo 2,5 (A).
Sekundárne zaťaženie prúdového transformátora znamená impedancia jeho vonkajší sekundárny okruh (ampérmetre, vinutia, prúdové relé, rôzne prúdové meniče). Táto hodnota sa meria v ohmoch (ohmoch).
Označené indexom - Z2н
Tiež môže byť vyjadrené sekundárne zaťaženie prúdového transformátora plný výkon merané vo volt-ampéroch (VA) pri určitom účinníku a menovitom sekundárnom prúde.
Aby sme boli podľa definície presní, sekundárne zaťaženie prúdového transformátora je sekundárne zaťaženie s účinníkom (cos = 0,8), pri ktorom inštalovaná trieda presnosť prúdového transformátora alebo maximálny násobok primárneho prúdu vo vzťahu k jeho menovitej hodnote.
Je také ťažké písať, ale prečítajte si text pozornejšie a všetko pochopíte.
Označené indexom - S2n.nom
Aj tu existuje niekoľko štandardných hodnôt pre menovité sekundárne zaťaženie prúdových transformátorov, vyjadrené vo voltampéroch pri cos = 0,8:
Na vyjadrenie týchto hodnôt v ohmoch použite nasledujúci vzorec:
K tejto problematike sa vrátime neskôr. V nasledujúcich článkoch vám ukážem, ako môžete nezávisle vypočítať sekundárne zaťaženie prúdového transformátora jasný príklad z môjho absolventského projektu. Aby vám nič neušlo, prihláste sa na odber nových článkov z mojej webovej stránky. Formulár predplatného nájdete za článkom, alebo v pravom stĺpci stránky.
5. Pomer prúdového transformátora
Ďalším hlavným parametrom prúdového transformátora je transformačný pomer. Transformačný pomer prúdového transformátora je pomer primárneho prúdu k sekundárnemu prúdu.
Pri výpočte sa transformačný koeficient delí na:
- skutočné (N)
- nominálna (Nн)
V zásade ich mená hovoria samé za seba.
Skutočný transformačný pomer je pomer skutočného primárneho prúdu k skutočnému sekundárny prúd. A menovitý koeficient je pomer menovitého primárneho prúdu k menovitému sekundárnemu prúdu.
Tu sú príklady transformačných pomerov prúdových transformátorov:
- 150/5 (N=30)
- 600/5 (N=120)
- 1000/5 (N=200)
- 100/1 (N=100)
6. Elektrodynamický odpor
Tu je okamžite potrebné objasniť, čo je elektrodynamický odporový prúd - to je maximálna hodnota amplitúdy prúdu po celú dobu jeho toku, ktorú prúdový transformátor znesie bez poškodenia, ktoré bráni jeho ďalšej správnej činnosti.
Inými slovami, ide o schopnosť prúdového transformátora odolávať mechanickým a deštruktívnym účinkom prúdu. skrat.
Elektrodynamický odporový prúd je označený indexom - Id.
Existuje niečo ako viacnásobný elektrodynamický odpor. Označené indexom CD a je pomer aktuálneho elektrodynamického odporu ID na amplitúdu menovitého primárneho prúdu I1н.
Požiadavky na elektrodynamický odpor sa nevzťahujú na prípojnicové, vstavané a odpojiteľné transformátory prúdu. Prečítajte si článok o. Pre iné typy prúdových transformátorov možno údaje o elektrodynamickom odporovom prúde nájsť v tom istom pase.
7. Tepelný odpor
Čo je tepelný prúd?
A to je maximálna efektívna hodnota skratového prúdu za dobu t, ktorú prúdový transformátor znesie bez toho, aby sa časti s prúdom zahriali na prekročenie prípustné teploty a bez akéhokoľvek poškodenia, ktoré by bránilo jeho ďalšej riadnej prevádzke. Teplota prúdových častí prúdového transformátora vyrobeného z medi by teda nemala byť vyššia ako 250 stupňov, hliníka - 200.
Prúd tepelného odporu je označený indexom - ItТ.
Inými slovami, je to schopnosť prúdového transformátora odolávať tepelným účinkom skratového prúdu počas určitého časového obdobia.
Existuje niečo ako multiplicita prúdu tepelnej stability. Označené indexom CT a je to pomer prúdu tepelného odporu ItТ na efektívnu hodnotu menovitého primárneho prúdu I1н.
Všetky údaje o tepelnom odporovom prúde nájdete v údajovom liste prúdového transformátora.
Nižšie uvádzam do vašej pozornosti naskenovanú kópiu štítku pre prúdový transformátor typu TShP-0,66-5-0,5-300/5 U3, kde sú uvedené všetky jeho vyššie uvedené hlavné parametre a charakteristiky.
P.S. Týmto končím môj článok o hlavných charakteristikách a parametroch prúdových transformátorov. V nasledujúcich článkoch vám poviem o označení výstupných koncov, princípe činnosti prúdového transformátora, prevádzkových režimoch, triede presnosti a ďalších zaujímavých témach.
Správna voľba CT do značnej miery určuje presnosť merania spotrebovanej elektriny predpokladá zhodu ich parametrov a technické vlastnosti prevádzkové podmienky.
Preto pri výbere CT je potrebné vziať do úvahy:
Menovité napätie
Samozrejme musí byť vyššie ako maximálne prevádzkové napätie elektrickej inštalácie, t.j. musí byť splnená nasledujúca podmienka:
Unom.tt>Umax.eu .
Jeho hodnota sa vyberá z štandardný rozsah hodnoty (0,66, 6, 10, 15, 20, 24, 27, 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750, 1150 kV). Preto pre meracie systémy v elektrických inštaláciách 0,4 kV by sa malo použiť prepočítavacie zariadenie s Unom = 0,66 kV.
Menovitý primárny prúd
Menovitý prúd primárneho vinutia musí byť tiež vyšší ako maximálny prevádzkový prúd elektrickej inštalácie:
I2nom.tt>Imax.eu.
Zhoda menovitého prúdu sekundárneho vinutia CT s menovitým prúdom vypočítaného elektromera
Ako už bolo spomenuté na samom začiatku článku, štandardné existujúce hodnoty I1nom sú 1 alebo 5 A (najbežnejšie sú zariadenia s I1nom = 5A).
Trieda presnosti TT
Tento parameter určuje prípustnú chybu prúdu, vyjadrenú v percentách, pri menovitom sekundárnom zaťažení. Štandardný rozsah tried presnosti zariadenia: 0,2; 0,5; 1; 3; 5; 10.
K digitálnym hodnotám tejto štandardnej série je možné pridať písmená P alebo S.
P je symbol označujúci, že tento CT alebo jeho vinutie sa používa v systémoch ochrany relé. Spravidla ide o transformátory s triedami presnosti 5P a 10P.
S - prítomnosť rozšíreného rozsahu meraní CT pre primárny prúd (1% až 120%), zatiaľ čo CT, ktoré nemajú toto označenie, pracujú so špecifikovanou chybou v rozsahu zaťaženia 5%-120%.
Voľba hodnoty tohto parametra je určená požiadavkami článku 1.5.16 PUE-7; pre technické účtovné systémy je povolené používať CT s triedou presnosti najviac 1,0, pre vypočítanú (komerčnú) hodnotu normalizovanú dokumentom - nie viac ako 0,5.
Je povolené používať CT s triedou presnosti 1.0, ak vypočítaný elektromer má triedu presnosti 2,0.
Aby nedošlo k prekročeniu prípustnej hodnoty chyby CT pre danú triedu presnosti, musí byť splnená podmienka, aby sekundárne zaťaženie Z2 (merací obvod) neprekročilo menovité zaťaženie Z2nom.
Transformačný pomer alebo pomer primárneho prúdu k sekundárnemu prúdu
Podľa 1.5.17 Pravidiel je povolené použitie CT s nadhodnotenou hodnotou tohto parametra.
Avšak v takýchto prípadoch maximálny prúd zaťaženie sekundárneho vinutia CT musí byť minimálne 40 % menovitého prúdu elektromera a pri minimálnom zaťažení je určené minimálne 5 %.
I2max≥40%I2nom.tt;
I2min≥5%I2nom.t.
Dodržiavanie podmienok tepelnej stability:
I²t∙ttt≥Vkz;
kde Vkz=I²s.s∙tcalc (celkový tepelný impulz skratového prúdu (SC), A2∙s;);
I - tepelný odporový prúd transformátora, k∙A;
ttt je nominálny čas jeho tepelnej stability, sek;
Is - trojfázový skratový prúd (vypočítaná hodnota), kA;
tcalc - odhadovaný čas tepelného impulzu, sek.
Dodržiavanie podmienok elektrodynamického odporu
Id≥Iу;
kde Iу=1,8∙√2∙IКЗ;
Iу - šokový prúd, kA;
1,8 - hodnota koeficientu dynamickej stability.
Typ inštalácie
Podľa ich dizajnu sa rozlišujú tieto typy CT:
- pre otvorenú (vonkajšiu) inštaláciu - určené na inštaláciu do vonkajšieho rozvádzača;
- pre uzavretú inštaláciu - pre uzavreté rozvádzače;
- zabudovaný do el. prístroje a stroje;
- nad hlavou - s možnosťou montáže na priechodky;
- prenosné (určené na použitie pri meraniach a laboratórnych testoch).
Výber prúdových transformátorov pre elektromer 0,4 kV
Meranie elektriny s odberom prúdu nad 100A sa vykonáva meračmi pripojenie transformátora, ktoré sú cez meracie transformátory pripojené k meranej záťaži. Uvažujme o hlavných charakteristikách prúdových transformátorov.
1 Menovité napätie transformátora prúdu.
Počítadlá s diaľkovým ovládaním Počítadlá s diaľkovým ovládaním diaľkové ovládanie
Pečate, bezpečnostné hologramy, doklady, všetko je v perfektnom stave. Dodatočná kompletácia: časovače pre automatické ovládanie počítadlá, ističe 63A v puzdre 25A, prídavné diaľkové ovládače.
NaPulte.com - pulty s diaľkovým ovládaním.
V našom prípade by mal byť merací transformátor 0,66 kV.
2 Trieda presnosti.
Trieda presnosti meracích transformátorov prúdu je určená účelom elektromera. Pre komerčné účtovníctvo musí byť trieda presnosti 0,5S, pre technické účtovníctvo je povolená 1,0.
3 Menovitý prúd sekundárneho vinutia.
Zvyčajne 5A.
4 Menovitý prúd primárneho vinutia.
Tento parameter je pre dizajnérov najdôležitejší. Teraz zvážime požiadavky na výber menovitého prúdu primárneho vinutia prístrojového transformátora. Menovitý prúd primárneho vinutia určuje transformačný pomer.
Transformačný pomer prístrojového transformátora je pomer menovitého prúdu primárneho vinutia k menovitému prúdu sekundárneho vinutia.
Transformačný pomer by sa mal zvoliť podľa návrhové zaťaženie s prihliadnutím na prácu v núdzový režim. Podľa PUE je povolené použitie prúdových transformátorov so zvýšeným transformačným pomerom:
1.5.17. Je povolené používať prúdové transformátory so zvýšeným transformačným pomerom (podľa podmienok elektrodynamického a tepelného odporu alebo ochrany prípojníc), ak pri maximálnom zaťažení prípojky je prúd v sekundárnom vinutí prúdového transformátora najmenej 40% menovitého prúdu elektromera a pri minimálnom prevádzkovom zaťažení - najmenej 5 %.
V literatúre nájdete aj požiadavky na výber prúdových transformátorov. Takže prúdový transformátor by sa mal považovať za nadhodnotený z hľadiska transformačného pomeru, ak pri 25% vypočítanej pripojenej záťaže (v normálnom režime) bude prúd v sekundárnom vinutí menší ako 10% menovitého prúdu elektromera.
Teraz si spomeňme na matematiku a pozrime sa na tieto požiadavky na príklade.
Nechajte elektroinštaláciu odoberať prúd 140A (minimálna záťaž 14A). Pre merač zvolíme merací prúdový transformátor.
Skontrolujeme merací transformátor T-066 200/5. Jeho transformačný koeficient je 40.
140/40=3,5A – prúd sekundárneho vinutia pri menovitom prúde.
5*40/100=2A – minimálny prúd sekundárneho vinutia pri menovitom zaťažení.
Ako vidíte 3,5A>2A – požiadavka je splnená.
14/40=0,35A – prúd sekundárneho vinutia pri minimálnom prúde.
5*5/100=0,25A – minimálny prúd sekundárneho vinutia pri minimálnom zaťažení.
Ako vidíte, 0,35A>0,25A – požiadavka je splnená.
140*25/100 – 35A prúd pri 25% zaťažení.
35/40=0,875 – prúd v sekundárnom zaťažení pri 25% zaťažení.
5*10/100=0,5A – minimálny prúd sekundárneho vinutia pri 25% zaťažení.
Ako vidíte, 0,875A>0,5A – požiadavka je splnená.
Záver: merací transformátor T-066 200/5 pre záťaž 140A je zvolený správne.
Pre prúdové transformátory existuje aj GOST 7746-2001 (Transformátory prúdu. Všeobecné Technické špecifikácie), kde nájdete klasifikáciu, hlavné parametre a technické požiadavky.
Pri výbere prúdových transformátorov sa môžete riadiť údajmi v tabuľke:
Výber prúdových transformátorov podľa zaťaženia