- •«Самарский государственный технический университет»
- •Введение
- •1. Специальные трансформаторы
- •1.1. Общие сведения
- •1.2. Автотрансформатор
- •1.3. Трансформаторы для преобразования числа фаз
- •1.3.1. Преобразователь трехфазной системы питания в двухфазную
- •1.3.2. Преобразователь трехфазной системы питания в шести- и двенадцатифазную
- •1.4. Особенности трансформаторов, применяемых в радио и телевизионных устройствах
- •1.6. Электромагнитный стабилизатор напряжения
- •1.7. Электромагнитные преобразователи частоты
- •Контрольные вопросы
- •2. Сварочные трансформаторы
- •2.1. Общие сведения об электросварке
- •2.2. Характеристики сварочной дуги
- •2.2.1. Требования к источникам питания сварочной дуги
- •2.3.Основы теории и конструкции сварочных трансформаторов
- •2.4. Осциллятор
- •3. Измерительные трансформаторы
- •3.1. Измерительные трансформаторы напряжения и тока (общие сведения)
- •3.2. Трансформаторы тока
- •3.2.1. Общие сведения
- •3.2.2. Погрешности тт, зависимость погрешностей от различных факторов
- •3.2.2.1. Зависимость погрешности от первичного тока
- •3.2.2.2. Влияние сопротивления нагрузки
- •3.2.2.3. Влияние конструктивных параметров
- •3.2.3. Компенсация погрешности
- •3.2.4. Режимы работы тт
- •3.2.4.1. Работа тт при кз в контролируемой сети.
- •3.2.4.2. Работа тт при наличии в токе кз апериодической составляющей
- •3.2.4.3. Работа тт при разомкнутой вторичной обмотке
- •3.2.5. Конструкция тт
- •3.2.6. Выбор тт
- •3.3. Трансформаторы напряжения
- •3.3.1. Назначение и основные параметры
- •3.3.2. Погрешности тн
- •3.3.3. Конструкция тн
- •3.3.4. Емкостные делители напряжения
- •3.3.5. Выбор тн
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Специальные электромеханические преобразователи (ч.1. Специальные трансформаторы)
- •«Самарский государственный технический университет»
- •443100 Г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Главный корпус
- •Отпечатано в типографии
- •Самарского государственного технического университета
- •443100 Г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Корпус n 8
3.2. Трансформаторы тока
3.2.1. Общие сведения
Для удобства измерения тока в установках высокого напряжения и изоляции измерительных приборов и устройств релейной защиты от высокого напряжения служат трансформаторы тока (ТТ). ТТ имеет замкнутый магнитопровод с двумя обмотками. Через первичную обмотку пропускается измеряемый ток, вторичная обмотка подключается к измерительным приборам или реле. Первичная обмотка изолирована от вторичной в соответствии с классом изоляции аппарата. Один вывод вторичной обмотки обязательно заземляется.
В случае повреждения
изоляции приборы и реле остаются под
потенциалом земли. Схема включения
трансформатора тока ТА показана на
рис. 3.2, а. В цепь вторичной обмотки
включаются измерительные приборы или
реле, являющиеся нагрузкой ТТ (R2,
Х2, Z2).
Ток
в
первичной обмотке ТТ определяется
сопротивлением
,
которое на несколько порядков
выше, чем входное сопротивление ТТ при
любом сопротивлении нагрузки Z2.
Для анализа работы ТТ целесообразно
перейти от схемы замещения с магнитной
связью обмоток (рис. 3.2, 6) к схеме замещения
с электрической связью обмоток (рис.
3.2, в). При этом параметры ТТ приводятся
ко вторичной обмотке. На этой схеме
– параметры первичной обмотки, приведенные
ко вторичной обмотке; r2–
активное сопротивление вторичной
обмотки, х2 – индуктивное
сопротивление вторичной обмотки;
R2, X2
– параметры нагрузки и
– параметры ветви намагничивания. В
качестве коэффициента приведения
параметров схемы ко вторичной обмотке
применено отношение числа витков
.
При таком коэффициенте приведения
значение х2 может быть
отрицательным. Параметр х2
в Т-образной схеме замещения является
чисто расчетным, и отрицательный знак
не имеет физического смысла.
Р и с. 3.2.Схемы включения и замещения трансформатора тока
Поскольку
и
включены последовательно с большим
сопротивлением
,
то на работу ТТ они не влияют и схема
замещения принимает вид, показанный
на рис. 3.2, г.
Основными параметрами ТТ являются следующие.
1. Номинальное напряжение – линейное напряжение энергосистемы, в которой ТТ должен работать. Это напряжение определяет изоляцию между первичной обмоткой, находящейся под высоким потенциалом, и вторичной, один конец которой заземлен.
2. Номинальный
первичный и вторичный токи
– длительные
токи, которые аппарат может пропускать.
ТТ обычно имеют запас по нагреву и
позволяют длительно пропускать токи,
которые примерно на 20% выше номинального
значения. Номинальный вторичный ток ТТ
принимается равным 1 или 5 А.
3. Номинальный коэффициент трансформации – отношение номинальных значений первичного и вторичного токов:
Действительный коэффициент трансформации не равен номинальному вследствие погрешности, вызываемой потерями в трансформаторе.
4. Токовая погрешность в процентах определяется выражением
где
I2
– вторичный ток;
– первичный
приведенный ток.
В соответствии с
ГОСТ 7746–78 приняты следующие условные
положительные направления токов:
первичного тока – ток втекает в начало
первичной обмотки, вторичного – ток
вытекает из начала вторичной обмотки
(рис. 3.2, б). Обе обмотки намотаны в
одну сторону. При таком положительном
направлении токов в ТТ без погрешностей
векторы вторичного
и первичного
токов совпадают по фазе. В реальном ТТ
между векторами
и I2 существует
угол, который называется угловой
погрешностью и измеряется в минутах.
Если вторичный ток опережает первичный,
то погрешность по углу положительная.
Угловую погрешность необходимо
учитывать при определении активной
мощности цепи, равной UI
cos
,
где
– угол между током
и напряжением
,
а также при измерениях энергии и в ряде
релейных защит, работа которых зависит
от угла
.
Классы точности и нормированы. Класс
точности трансформатора определяется
его погрешностью по току в процентах
при первичном токе, равном 100-120%
.
В зависимости от погрешности по ГОСТ 7746–78 различают классы точности 0,2; 0,5; 1; 3; 5; 10.
Наряду с токовой
и угловой погрешностью ГОСТ 7746–78
предусмотрена полная погрешность
,
%; она характеризует относительный
намагничивающий ток:
где
– действующее значение первичного
тока; i2
– мгновенное
значение вторичного тока;
– мгновенное
значение первичного тока; Т
– период
частоты переменного тока (0,02 с).
5. Номинальная
нагрузка ТТ – сопротивление нагрузки
,
Ом, при котором ТТ работает с заданным
классом точности при номинальном
значении
=0,8.
Иногда применяется понятие номинал:
Поскольку значение
тока
стандартизовано, то номинальное
сопротивление нагрузки однозначно
определяет и номинальную мощность
трансформатора.
6. Номинальная предельная кратность – кратность первичного тока по отношению к его номинальному значению, при которой полная погрешность достигает 5 или 10%. Соответственно, ТТ имеют класс точности 5Р и 10Р. Нагрузка и ее коэффициент мощности должны быть номинальными.
7. Максимальная кратность вторичного тока – отношение наибольшего вторичного тока к его номинальному значению при номинальной вторичной нагрузке. Максимальная кратность вторичного тока определяется насыщением магнитопровода, когда дальнейшее возрастание первичного тока не ведет к возрастанию потока.
В аварийном режиме ТТ обтекаются током КЗ и их обмотки подвергаются воздействию больших токов.
8. Динамическая стойкость ТТ (кратность) определяется отношением допустимого ударного тока КЗ к амплитуде номинального первичного тока.
9. Термическая стойкость (кратность) задается отношением допустимого в течение 1 с тока КЗ к номинальному значению первичного тока.
Так как ток первичной обмотки задается сетью, то наибольшим термическим и динамическим воздействиям подвергается первичная обмотка. Вторичный ток часто ограничивается насыщением магнитопровода, и поэтому вторичная обмотка работает в облегченных условиях.
