Возможные неисправности
Указанные устройства чаще всего выходят из строя в результате повреждения изоляции, вызванного перегревом, непредусмотренным механическим воздействием или ошибкой при сборке.
Чтобы проверить состояние прибора, измеряют сопротивление межвитковой изоляции. Если она меньше установленного значения, оборудование нуждается в замене или ремонте.
Также для диагностики используются специальные приборы – тепловизоры, позволяющие проверить состояние всей действующей схемы. Наиболее сложные диагностические процедуры производятся в лабораторных условиях. Своевременная диагностика позволяет исключить аварийные ситуации и обеспечить нормальную работу устройств.
Измерительные трансформаторы напряжения. Устройство и работа
Измерительные трансформаторы напряжения предназначены для возможности измерения высокого напряжения электроустановок переменного тока путем снижения этого напряжения для подачи на защитные реле, приборы измерения и системы автоматики.
При отсутствии измерительных трансформаторов понадобилось бы применять приборы и реле с большими габаритными размерами, так как необходима надежная изоляция от высокого напряжения, которая увеличивает размеры устройств. Изготовить такое оборудование практически невозможно, так как напряжения линий могут достигать величины 110 киловольт.
Измерительные трансформаторы для замера напряжения дают возможность применять стандартные обычные приборы для измерений электрических параметров, при этом увеличивая их диапазон измерения. Защитные реле, подключаемые через эти трансформаторы, могут применяться обычного исполнения.
Гальваническая развязка, которую обеспечивают трансформаторы путем отделения измерительной цепи от высокого напряжения, позволяет создать необходимый уровень безопасности обслуживающего персонала.
Такие трансформаторы нашли свою популярность в устройствах высокого напряжения. От их качественного функционирования зависит степень точности учета расхода электрической энергии и электрических измерений, а также автоматических аварийных систем и защитных реле.
Устройство и работа
Измерительные трансформаторы устроены аналогично понижающим силовым трансформаторам, и состоят из металлического сердечника, выполненного из электротехнической листовой стали, первичной и вторичной обмоток. Трансформаторы могут оснащаться несколькими вторичными обмотками, в зависимости от конструкции и предъявляемых требований к трансформатору.
К первичной обмотке подключается высокое напряжение, а с вторичной обмотки снимается напряжение измерительными устройствами. Коэффициент трансформации такого устройства равен отношению первичного высокого напряжения к номинальному значению вторичного напряжения.
Если бы трансформатор функционировал абсолютно без потерь и с абсолютной точностью, то оба напряжения на обеих обмотках совпадали бы по фазе, и коэффициент трансформации был бы равен единице. Однако на практике коэффициент трансформации всегда меньше единицы, так как всегда имеются некоторые потери энергии при работе трансформатора.
Погрешность измерительного трансформатора зависит от:
- Величины вторичной нагрузки.
- Магнитной проницаемости сердечника.
- Устройства магнитопровода.
Существуют методы снижения погрешности по напряжению путем снижения числа витков первичной обмотки, добавления различных компенсирующих обмоток.
Число витков первичной обмотки намного больше, чем вторичной. Измеряемое напряжение подается на первичную обмотку, к вторичной обмотке подключают различные измерительные приборы: вольтметры, ваттметры, фазометры и т.д.
Трансформаторы напряжения эксплуатируются в режимах, подобных холостому ходу. Это объясняется тем, что подключенный к вторичной обмотке прибор, например, вольтметр, обладает большим сопротивлением, и ток, протекающий по этой обмотке, очень незначителен.
Особенности подключения
Трансформаторы могут устанавливаться как на шинах подстанции, так и на каждом отдельном объекте. Перед электрическим монтажом необходимо осмотреть трансформатор на предмет необходимого уровня масла для масляных моделей, исправности армированных швов, целостности изоляции.
При проведении монтажа обе обмотки трансформатора должны быть завернуты в изоляцию, так как случайное касание выводов вторичной обмотки с проводами, находящимися под напряжением, может привести к возникновению на первичной обмотке опасного для жизни напряжения.
Ключевое отличие ТТ от ТН
Трансформаторы I по конструктиву значительно отличаются от трансформаторов U. По внешнему виду ТН ассоциируется с трансформатором в общепринятом понимании, то есть с многовитковой первичной и вторичной обмоткой. ТТ больше напоминает дроссель ввиде W2, одетой на провод большого сечения.
Назначение
Преобразователи U предотвращают массу происшествий с техникой по причине девиаций параметров сети: порчи от низкого вольтажа или экстремально высокого U2. Тем самым они увеличивают степень безопасности и предотвращают порчу приборов от нестабильных параметров электропитания, поскольку в трансформаторных блоках питания СБТ рабочее напряжение снижается в несколько раз.
Разница заключается в том, что преобразователи I сконструированы под измерительную аппаратуру или выступают в качестве защитного устройства.
Место в электрической цепи
ТТ в основном они применяются для понижения I до величины, пригодной для измерения. Они используются в тех местах локализации проводников, где требуется определить значение силы переменного тока. Подключение первичной обмотки производится в разрыв цепи, а вторичную катушку электромагнитного устройства подключают к эталонному резистору с известным номиналом.
С помощью амперметра и вольтметра производят замеры параметров, которые после несложного пересчета дают значение искомой силы тока в первичной обмотке. ТТ используют в силовых распределительных щитах, электрических счетчиках, устройствах релейной защиты.
Различие по месту в электрической цепи
ТТ от ТН связано с применением последних аппаратов в качестве:
- гальванической развязки цепей с высоким напряжением от каскадов с низким вольтажом;
- повышающих или понижающих напряжение устройств;
- устройств согласования каскадов с разным импедансом.
ТН применяются как в качестве мощных трансформаторов подстанций и промышленных объектов, так и среднемощного электросварочного оборудования, блоков питания СБТ и маломощных бытовых электроприемников.
Режим работы
Благоприятным режимом работы ТН является режим, приближенный к холостому ходу, тогда нагрузка на выходную катушку минимальная. Оптимальным сопротивлением нагрузки ТН считается та, которая равна или до 1,5 раз больше сопротивления вторичной обмотки.
Напротив, ТТ нельзя включать без нагрузки во вторичной обмотке. Потому что при «бесконечном» сопротивлении на ней будет очень высокое (теоретически «бесконечное») напряжение, способное вызвать пробой изоляции и вывести аппарат из строя.
Режимы работы трансформатора
Существуют такие три режима работы трансформатора: холостой ход, режим короткого замыкания, рабочий режим. Трансформатор «на холостом ходу», когда выводы от вторичных обмоток никуда не подключены.
Если сердечник трансформатора изготовлен из магнитомягкого материала, тогда ток холостого хода показывает, какие в трансформаторе происходят потери на перемагничивание сердечника и вихревые токи.
В режиме короткого замыкания выводы вторичной обмотки соединены между собой накоротко, а на первичную обмотку подают небольшое напряжение, с таким расчетом, чтобы ток короткого замыкания был равен номинальному току трансформатора.
Величину потерь (мощность) можно посчитать, если напряжение во вторичной обмотке умножить на ток короткого замыкания. Такой режим трансформатора находит свое техническое применение в измерительных трансформаторах.
Схема режима работы трансформатора тока.
Если подключить нагрузку к вторичной обмотке, то в ней возникает ток, индуцирующий магнитный поток, направленный противоположно магнитному потоку в первичной обмотке. Теперь в первичной обмотке ЭДС источника питания и ЭДС индукции питания не равны.
Будет интересно Масляные трансформаторы – что это такое, устройство и принцип работы
Поэтому ток в первичной обмотке увеличивается до тех пор, пока магнитный поток не достигнет прежнего значения. Для трансформатора в режиме активной нагрузки справедливо равенство:
U_2/U_1 =N_2/N_1
где U2, U1 – мгновенные напряжения на концах вторичной и первичной обмоток, а N1, N2 – количество витков в первичной и вторичной обмотке.
Если U2> U1, трансформатор называется повышающим, в противном случае перед нами понижающий трансформатор. Любой трансформатор принято характеризовать числом k, где k – коэффициент трансформации.
Назначение и устройство ИТТ
Функции данного типа трансформаторов заключаются в снижении первичного тока до приемлемого уровня, что делает возможным подключение унифицированных измерительных устройств (например, амперметров или электронных электросчетчиков), защитных систем и т.д. Помимо этого, трансформатор тока обеспечивают гальваническую развязку между высоким и низким напряжением, обеспечивая тем самым безопасность обслуживающего персонала. Это краткое описание позволяет понять, зачем нужны данные устройства. Упрощенная конструкция ИТТ представлена ниже.
Конструкция измерительного трансформатора тока
Обозначения:
- Первичная обмотка с определенным количеством витков (W1).
- Замкнутый сердечник, для изготовления которого используется электротехническая сталь.
- Вторичная обмотка (W2 — число витков).
Как видно из рисунка, катушка 1 с выводами L1 и L2 подключена последовательно в цепь, где производится измерение тока I1. К катушке 2 подключается приборы, позволяющие установить значение тока I2, релейная защита, система автоматики и т.д.
Основная область применения ТТ — учет расхода электроэнергии и организация систем защиты для различных электроустановок.
В измерительном трансформаторе тока обязательно наличие изоляции как между катушками, витками провода в них и магнитопроводом. Помимо этого по нормам ПУЭ и требованиям техники безопасности, необходимо заземлять вторичные цепи, что обеспечивает защиту в случае КЗ между катушками.
Получить более подробную информацию о принципе действия ТТ и их классификации, можно на нашем сайте.
1.doc
5
^ 3.12 Проверка переходных омических сопротивлений первичных обмоток ТТ, имеющих переключение (для ТТ на 110 кВ и выше)^ 3.13 Проверка правильности сборки вторичных обмоток и цепей нагрузки ТТ3.13.1 Общая часть3.13.2 Проверка правильности сборки вторичных цепей током от постороннего источника
| Схема соединений ТТ | Схема измерений | Результаты измерений | Действительная схема | Заключение по результатам измерений |
| Последовательное включение двух ТТ на одной втулке | I =I’ =I» = | Правильное последовательное включение двух ТТ на фазу | ||
| I =I’ =I» = 0 | Обрыв | |||
| I =I’ =I» 0 | Изменена полярность одного ТТ | |||
| Последовательное включение двух ТТ на разных втулках | I =I’ =I» | Правильное последовательное включение двух ТТ на фазу | ||
| I =I’ =I» | Закорочен один ТТ | |||
| I =I’ =I» 0 | Изменена полярность одного ТТ: | |||
| Параллельное включение двух ТТ на одной втулке | ^ I’ =I» = | Правильное параллельное включение двух ТТ на фазу | ||
| I =I’ +I» = | Обрыв | |||
| I =I’ =I» = 0 | Изменена полярность одного ТТ | |||
| Параллельное включение двух ТТ на разных втулках | ^ I’ =I» =I =I’ +I» =I’ 0 | Правильное параллельное включение двух ТТ на фазу | ||
| I» = | Закорочен один ТТ | |||
| I’ =I» =I = 0 | Изменена полярность одного ТТ | |||
| Соединение трех ТТ в звезду | Ia =Ib =Ic =I = | Правильно собрана схема звезды | ||
| Ia =Ib =Ic =I = | Изменена полярность одного ТТ | |||
| Ia =Ib =Ic =I 0Ia = 0 | Обрыв нулевого провода | |||
| Ib =Ic =I = | Обрыв цепи ТТ фазы А | |||
| Ia 0Ib =Ic =I | Закорочен ТТ фазы А | |||
| Включение ТТ на разность токов двух фаз | Ia =Ic =Iac =Ia +Ic = | Правильное соединение ТТ на геометрическую разность токов двух фаз | ||
| Ia =Ic =Ic = 0 | Изменена полярность одного ТТ | |||
| Ia = 0Iac =Ic = | Обрыв цепи ТТ фазы А | |||
| Ia =Ic 0Iac = 0 | Обрыв цепи реле | |||
| Ia 0Ic =Iac | Закорочен ТТ фазы А | |||
| Включение двух ТТ в неполную звезду | Iac =Ic =I =Ia +Ic = | Правильное соединение в неполную звезду | ||
| Ia =Ic =I = 0 | Изменение полярности одного ТТ | |||
| Ia =Ic =I = 0 | Обрыв обратного провода | |||
| Ia = 0Ic =I = | Обрыв ТТ фазы А | |||
| Ia 0Ic =I Ic | Закорочен ТТ фазы А | |||
| Соединение трех ТТ в треугольник | Ia =Ic = = | Правильно собрана схема треугольника | ||
| Ia =Ic =Ib = 0 | Изменена полярность TT фазы А | |||
| Ia = 0Ib =Ic = | Обрыв цепи ТТ фазы А | |||
| Ic =Ib +Ia | Закорочен ТТ фазы А | |||
| Ia = 0Ib =Ic | Обрыв цепи треугольника в фазе А |
характеристики
| Схема соединений ТТ | Схема измерений | Результаты измерений | Векторная диаграмма вторичных токов | Заключение по результатам измерений |
| Соединение трех ТТ в звезду | Ia =Ib =Ic =I 0 | Правильное соединение в звезду | ||
| Ia =Ib =Ic =I = | Изменена полярность ТТ фазы А | |||
| Ia = 0Ia =Ib =Ic = | Обрыв цепи ТТ фазы А | |||
| Ia > 0Ib =Ic =I > 0 | Закорочен ТТ фазы А | |||
| Соединение трех ТТ в треугольник | Iac =Iba =Icb = | Правильное соединение в треугольник по первой группе | ||
| Icb =Iac =Iba = | Изменена полярность ТТ фазы А | |||
| Icb = | Обрыв ТТ фазы А | |||
| Iac =Iba = | Закорочен ТТ фазы А | |||
| Соединение двух ТТ в неполную звезду | Ia =Ib =I = | Правильное соединение в неполную звезду | ||
| Ia =Ic =I = | Изменена полярность ТТ фазы А | |||
| Ia = 0Ic =I = | Обрыв фазы А | |||
| IaIc =I | Закорочен ТТ фазы А | |||
| Ia =Ib =I = 0 | — | Обрыв нулевого провода | ||
| Соединение двух ТТ на разность токов двух фаз | Iac = | Правильное соединение на разность токов фаз А и С | ||
| Iac = | Изменена полярность ТТ фазы А | |||
| Iac >Iac 0 | Закорочен один ТТ | |||
| Iac = | Обрыв ТТ фазы А | |||
| Iac = 0 | — | Обрыв цепи реле |
Советуем изучить — Чем отличается синхронный электродвигатель от асинхронного?
3.13.3 Проверка правильности сборки вторичных цепей напряжением3.13.4 Проверка правильности сборки вторичных цепей импульсами постоянного тока
5
Поиск по сайту:
Назначение трансформаторов
Трансформаторы тока относятся к категории специальных вспомогательных приборов, используемых совместно с различными измерительными устройствами и реле в цепях переменного тока. Главной функцией таких трансформаторов является преобразование любого значения тока до величин, наиболее удобных для проведения измерений, обеспечения питания отключающих устройств и обмоток реле. За счет изоляции приборов, обслуживающий персонал оказывается надежно защищен от поражения током высокого напряжения.
Измерительные трансформаторы тока предназначены для электрических цепей с высоким напряжением, когда отсутствует возможность прямого подключения измерительных приборов. Их основное назначение заключается в передаче полученных данных об электрическом токе на измерительные устройства, подключаемые к вторичной обмотке.
Немаловажной функцией трансформаторов является контроль над состоянием электрического тока в цепи, к которой они подключены. Во время подключения к силовому реле, выполняются постоянные проверки сетей, наличие и состояние заземления
Когда ток достигает аварийного значения, включается защита, отключающая все используемое оборудование.
Понятие трансформатора тока, назначение
Трансформаторы тока (ТТ) представляют собой статические устройства с электромагнитным принципом действия с обмотками (двумя или более) на металлическом стержне (магнитопроводе) с проводниками для подключения к сети и к измерительным приборам.
Для чего нужен ТТ:
- во всех остальных случаях, когда необходимо уменьшить ток.
- снизить ток по мощности и создать защиту;
- управление в цепях с высокими значениями, например в сварочном аппарате, где ток достигает 150-250 А;
- расширить пределы измерений;
- подключение счетчиков релейной защиты и автоматики (реле защиты), не выдерживающих начальных нагрузок. Изоляция подключенного и работающего узла от избыточных мощностей обслуживаемого оборудования;
ТТ работает с переменными, в крайнем случае с пульсирующим напряжением: при подключении к постоянному напряжению выходной потенциал будет равен нулю. Иногда встречается название «трансформатор постоянного тока», что означает, что в нем используются специальные выпрямители.
Где они используются
ТТ широко используются при транспортировке электроэнергии на большие расстояния, для распределения между приемниками. Они отличаются тем, что предназначены для выпрямителей, стабилизаторов сигналов, усилителей, блоков управления, на станциях и заводах, производящих электроэнергию. Поэтому требования к их точности и подключению крайне высоки – даже незначительные отклонения значительны.
Где его чаще всего используют и почему:
- проверять высокие значения при подключении измерительных приборов, счетчиков электроэнергии.
- для измерений и в устройствах, выполняющих эту функцию. Размещены в узлах учета (торговых, бытовых);
- в промышленной, промышленной энергетике, в релейных узлах подстанций, распределительных сооружениях, мощных электроустановках;
Специальные виды трансформаторов
К этой группе относят:
Разделительные трансформаторы
Размещение двух обмоток совершенно одинаковой конструкции на общем магнитопроводе позволяет из 220 вольт 50 герц на входе получать такое же напряжение на выходе.
Напрашивается вопрос: зачем делать такое преобразование? Ответ прост: в целях обеспечения электрической безопасности.
При пробое изоляционного слоя провода первичной схемы, на корпусе прибора появляется опасный потенциал, который по случайно сформированной цепи через землю способен поразить человека электрическим током, нанести ему электротравму.
Гальваническое разделение схемы позволяет оптимально использовать питание электрооборудования и в то же время исключает получение травм при пробоях изоляции вторичной схемы на корпус.
Поэтому разделительные трансформаторы широко используются там, где проведение работ с электроинструментом требует принятия дополнительных мер безопасности. Также они широко используются в медицинском оборудовании, допускающем непосредственный контакт с телом человека.
Высокочастотные трансформаторы
Отличаются от обычных материалом магнитопровода, который способен, в отличие от обычного трансформаторного железа, хорошо, без искажений передавать высокочастотные сигналы.
Используется в электротермии, в частности при индукционном нагреве в электротермических установках для высокочастотной сварки металлов, плавки, пайки, закалки и т.д.
Согласующие трансформаторы
Основное назначение — согласование сопротивлений разных частей в электронных схемах. Согласующие трансформаторы нашли широкое применение в антенных устройствах и конструкциях усилителей на электронных лампах звуковых частот.
Сварочные трансформаторы
Первичная обмотка создается с большим число витков, позволяющих нормально обрабатывать электрическую энергию с входным напряжением 220 или 380 вольт. Во вторичной обмотке число витков значительно меньше, а ток протекающий по ним высокий. Он может достигать тысяч ампер.
Поэтому толщина провода этой цепи выбирается повышенного поперечного сечения. Для управления сварочным током существует много различных способов.
Сварочные трансформаторы массово работают в промышленных установках и пользуются популярностью у любителей изготавливать различные самоделки своими руками.
Рассмотренные виды трансформаторов являются наиболее распространёнными. В электрических схемах работают и другие подобные устройства, выполняющие специальные задачи технологических процессов.
Эксплуатация
Эксплуатация измерительных трансформаторов должна проводиться строго в соответствии с рекомендациями и предписаниями фирмы-изготовителя. В процессе использования устройств рекомендуется регулярный профилактический осмотр с целью выявления возможных неисправностей и быстрого их устранения.
Регулярное обслуживание для трансформаторов тока предусматривает следующие мероприятия:
- контроль нагрузки внешней цепи с целью недопущения перегрузок (коэффициент перегруженности линии не может быть больше 20%);
- внешний осмотр состояния подводящих контактов;
- проверка целостности фарфоровых изоляторов;
- осмотр внешней изоляции, удаление загрязнений и влаги.
Для трансформаторов напряжения рекомендуется проводить регулярные профилактические осмотры:
состояние внешнего кожуха на предмет наличия повреждений и подтеков масла;
проверка уровня масла;
необходимо обращать внимание на наличие специфических тресков и посторонних шумов внутри изделия;
проверка целостности фарфоровых изоляторов и сварных швов.
При обнаружении любого вида неполадок устройство обесточивается и выводится из эксплуатации.
Ремонт измерительных трансформаторов проводят специализированные организации (обычно это сертифицированные мастерские от фирм производителей оборудования).
Чтобы узнать больше о новинках в мире электротехники, увидеть современное оборудование и узнать о передовых технологиях в профильных отраслях, достаточно посетить выставку «Электро». Широкая международная экспозиция будет принимать посетителей на территории ЦВК «Экспоцентр».
Измерительные трансформаторы тока и напряжения применяются на промышленных предприятиях, в линиях электропередач для контроля различного электрического оборудования. Аварийность высоковольтных измерительных трансформаторов контролируется соответствующими системами. С их участием ведется учет потребления электричества. Что собой представляют измерительные трансформаторы напряжения и тока, назначение и принцип действия установок будет рассмотрено далее.
