Измерительные трансформаторы: установка + фото

Содержание

• 1 Измерительные трансформаторы тока
• 2 Виды измерительных трансформаторов
• 3 Отличия измерительных трансформаторов от других приборов

На сегодняшний день правительство проводит и придерживается политики энергосбережения. Теперь каждый пользователь обязательно должен вести учет всей потребляемой энергии. Существующие приборы учета электричества просто не могут работать с высоким напряжением. Поэтому здесь вам на помощь придут устройства, которые могут преобразовывать электричество с высокого напряжения в низкое. Эти устройства называются измерительные трансформаторы.

Измерительные трансформаторы тока

Измерительные трансформаторы тока способны изолировать цепь электрических приборов от высокого напряжения к низкому. Их конструкция значительно упрощается, так как они могут работать с меньшим напряжением и током. Измерительные трансформаторы также способны преобразовывать большое напряжение в ток незначительной величины.

Благодаря этому у пользователей появляется возможность применять стандартные измерительные приборы для замера тока.

Виды измерительных трансформаторов

По своей конструкции измерительные трансформаторы могут быть нескольких видов. К основным видам относят:

• Встроенный – это устройство, у которого вместо первичной обмотки имеется ввод электричества.
• Опорный – это прибор, который устанавливается на опоре.
• Проходной – это трансформатор, который используется в качестве входа.
• Шинный – это прибор, которому первичной обмоткой служит одна или несколько шин.
• Разъемный – устройство, цепь которого будет размыкаться, и замыкаться вокруг проводника.
• Трансформатор Тесла.

Измерительный трансформатор напряжения может иметь следующие основные показатели:

• Показатель коэффициента трансформации.
• Диапазон рабочей частоты.
• Класс точности измерения трансформаторов.
• Максимальный первичный ток.
• Значения погрешности.

Отличия измерительных трансформаторов от других приборов

Измерительные трансформаторы значительно отличаются от других приборов. Принцип работы трансформатора измерительного может немного отличаться от других устройств. Основное отличие заключается в том, что он включается первичной обмоткой в измеряемую цепь. Вторичная обмотка полностью будет пропорциональна первичному току, который будет измеряться. Обычно вторичную обмотку в этих приорах рассчитывают под ток в 5 А. К ней могут подключаться:

1. Амперметры.
2. Ваттметры.

Также достаточно часто измерительные трансформаторы используются в качестве релейной защиты. Релейная защита предназначается для защиты электрических систем от короткого замыкания. Информация о повышении напряжения поступает от измерительного трансформатора и реле.

Во вторичную обмотку измерительных трансформаторов достаточно легко можно подключить несколько разных приборов. Их ограничение будет зависеть от величины общего сопротивления.

Это число не должно превышать 2 Ома. Если это число будет выше, тогда значительно может снизиться точность измерения. Даже незначительное увеличение сопротивления может привести к изменению класса точности. При размыкании вторичной цепи у вас также возрастет ЭДС на конце обмотки. Если ЭДС возрастет, тогда может произойти пробой изоляции. При размыкании электрической сети ток будет равным нулю. В первичной обмотке он меняться не будет, а во вторичной обмотке это может привести к увеличению ЭДС.

Также читайте: силовой трансформатор.

Реферат: Виды и применение трансформаторов

Введение

Изобретателем трансформатора является русский ученый П.Н.Яблочков. В 1876 году он был русским ученым П.Н.Яблочковым. Джаблочков использовал индукционную катушку с двумя обмотками в качестве трансформатора для управления своими изобретенными электрическими свечами. У трансформатора Джабболокова был открытый сердечник. Трансформаторы с замкнутой цепью в том виде, в котором они используются сегодня, появились лишь много позже, в 1884 г. С изобретением трансформатора возник технический интерес к переменному току, который до этого времени не использовался.

История развития трансформаторов

Выдающийся русский электротехник М.О.Доливо-Добровольский в 1889 году предложил трехфазную систему переменного тока, построил первый трехфазный асинхронный двигатель и первый трехфазный трансформатор. На электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне в 1891 году он построил первый трехфазный асинхронный двигатель и первый трехфазный трансформатор. Доливо-Добровольский продемонстрировал опытный высоковольтный трехфазный ток протяженностью 175 км, трехфазный генератор мощностью 230 кВт при 95 В.

Позже были использованы масляные трансформаторы, так как выяснилось, что масло является не только хорошей изоляцией, но и хорошей охлаждающей средой для трансформаторов.

Основные понятия

Трансформатор — это статическое электромагнитное устройство с двумя (или более) обмотками, обычно используемое для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Энергия в трансформаторе преобразуется переменным магнитным полем. Трансформаторы широко применяются для передачи электрической энергии на большие расстояния, ее распределения по приемникам, а также в различных выпрямителях, усилителях, сигнализаторах и других устройствах.

При производстве трансформаторов для бытовых и промышленных целей необходимо использовать стандартизированные термины и определения, которые являются обязательными для использования во всех видах документации, а также в научной, технической и справочной литературе.

Некоторые из этих терминов и их определения перечислены ниже.

Трансформатор — это статическое электромагнитное устройство с двумя или более индуктивно связанными обмотками, которое предназначено для преобразования электромагнитной индукции из одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.

Силовой трансформатор — трансформатор для преобразования электрической энергии в электрических сетях и оборудовании, предназначенном для приема и использования электрической энергии. Силовые трансформаторы включают в себя трехфазные и многофазные трансформаторы мощностью 6,3 кВ*А и более, однофазные трансформаторы мощностью 5 кВ*А и более.

Повышающий трансформатор — это трансформатор, в котором первичная обмотка — это низкое напряжение.

Понижающий трансформатор — это трансформатор, в котором первичная обмотка — это обмотка с более высоким напряжением.

Сигнальный трансформатор — маломощный трансформатор, предназначенный для передачи, преобразования и хранения электрических сигналов.

Автотрансформатор — трансформатор, в котором две или более обмотки гальванически соединены так, что они имеют общую часть.

Трансформатор импульсных сигналов — это трансформатор сигналов, предназначенный для передачи, генерирования, преобразования и хранения импульсных сигналов.

Коэффициент трансформации трансформаторов малой мощности — отношение числа вторичных обмоток к числу первичных.

Магнитная индукция — это векторное значение, характеризующее магнитное поле и определяющее силу, действующую на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля.

Магнитный поток — поток магнитной индукции.

Напряжённость магнитного поля — это векторное значение, равное геометрической разнице между магнитной индукцией, разделенной на магнитные константы, и намагничиванием.

Индуктивная связь — связь электрических цепей посредством магнитного поля.

1.1.1 Номинальный первичный и вторичный ток трансформаторов тока

Трансформаторы тока характеризуются номинальным первичным током Iном1 (стандартная шкала номинальных первичных токов содержит значения от 1 до 40000 А) и номинальным вторичным током Iном2 , который принят равным 5 или 1 А. Отношение номинального первичного к номинальному вторичному току представляет собой коэффициент трансформации:

1. 1.2 Токовая погрешность трансформаторов тока

Трансформаторы тока характеризуются токовой погрешностью ∆I=(I2 K-I1 )*100/I1 (в процентах) и угловой погрешностью (в минутах).

В зависимости от токовой погрешности измерительные трансформаторы тока разделены на пять классов точности: 0,2; 0,5; 1; 3; 10. Наименование класса точности соответствует предельной токовой погрешности трансформатора тока при первичном токе, равном 1 — 1,2 номинального. Для лабораторных измерений предназначены трансформаторы тока класса точности 0,2, для присоединений счетчиков электроэнергии — трансформаторы тока класса 0,5, для присоединения щитовых измерительных приборов — классов 1 и 3.

Классификация трансформаторов

Трансформаторы можно классифицировать:

• Основываясь на функциональном назначении.
• Силовые трансформаторы
• Соответствующие трансформаторы

Давайте посмотрим на силовые трансформаторы, их можно засекретить.

По напряжению:

• Низкое напряжение
• Высокое напряжение
• мощный потенциал

В зависимости от количества фаз преобразуемого напряжения:

• одноэтапный
• трёхэтапный

В зависимости от количества обмоток:

• Двойная обмотка
• многополосный

В зависимости от конфигурации магнитного провода:

• Поворот
• Броня
• тороидальный

В зависимости от мощности:

• низкая производительность
• средняя вместимость
• большая мощность

В зависимости от способа изготовления магнитного провода

• Винил
• Ленты

В зависимости от коэффициента трансформации:

• рекламирует
• Даунгрэйдер

В зависимости от типа связи между обмотками:

• электромагнитно соединённый (с изолированными обмотками)
• Электромагнитная и электрическая связь (с соединенными обмотками)

В зависимости от конструкции обмотки:

• бобина
• Паллеты
• тороидальный

В зависимости от конструкции всего трансформатора:

• публичный
• Капсула
• закрытый

В зависимости от места назначения:

• Выписка
• Анодирующие насосы и т. д.

Трансформаторы разделены на трансформаторы в соответствии с рабочей частотой:

• низкая частота (ниже 50 Гц)
• промышленная частота (50 Гц)
• более высокая промышленная частота (400, 1000, 2000 Гц)
• Высокая частота (до 10000 Гц)
• Радиочастота

По назначению измери

В зависимости от вида преобразования измерительные трансформаторы делятся на преобразователи тока в ток, тока в напряжение (например, трансреакторы, магнитные трансформаторы тока), тока в неэлектрическую величину (например, в световой по ток).

При этом по способу представления выходной информации измерительные трансформаторы подразделяются на аналоговые и дискретные.

Целесообразно разделять измерительные трансформаторы в зависимости от уровня напряжения, определяющего конструкцию, а иногда и принцип действия измерительного трансформатора.

Структурные характеристики трансформаторов

Основными частями трансформатора являются магнитная цепь и катушка с обмотками.

Материалом магнитного сердечника трансформатора является электротехнический стальной лист различных марок и толщин, горячекатаный и холоднокатаный; потери мощности в магнитном сердечнике зависят как от содержания кремния, которое отражается в марке стали, так и от толщины листа. Толщина листа используемой стали выбирается в соответствии с частотой питания трансформатора: с увеличением частоты необходимо уменьшать толщину листа. Магнитный сердечник полосы (витой магнитный сердечник) состоит из рулонных стальных полос; полоса предварительно покрыта изоляционно-клеевым составом.

Стержневые магнитные сердечники состоят из прямоугольных пластин одинаковой ширины. Части магнитных сердечников, на которых расположены катушки, называются стержнями. Часть магнитной цепи, соединяющей шины, называется иго.

Детали магнитного сердечника могут быть установлены сзади и спереди, в последнем случае механическая прочность увеличивается, а магнитное сопротивление магнитного сердечника снижается. В случае стыковой сборки пластины собираются в один пакет и изолируются между пакетами для защиты от короткого замыкания между отдельными пластинами магнитной цепи. Крепление трансформатора спиной к спине облегчает его сборку и разборку.

Пластины магнитного провода фиксируются в упаковке либо болтами, изолированными от магнитного провода, либо специальными бандажами из капроновой резьбы.

Бронированные магнитные сердечники собираются из W-образных пластин и прямоугольных пластин, которые закрывают W-образную пластину. Эти магнитные сердечники имеют планку, на которой расположены все обмотки трансформатора. Бронированный магнитный сердечник монтируется так же, как и стержневой магнитный сердечник, описанный выше.

Так как бронированный магнитный сердечник принимает обмотку на центральном стержне, магнитный поток разветвляется вправо и влево, так что его значение в крайних стержнях в 2 раза меньше, чем в центральном стержне; это позволяет уменьшить сечение внешних стержней в 2 раза по сравнению с центральным стержнем. состоит из отдельных перфорированных колец, покрытых изолирующим лаком; собирается путем намотки на пакет пластин. Этот магнитный провод обладает наилучшими магнитными свойствами: наименьшим магнитным сопротивлением, минимальной индуктивностью утечки и чувствительностью к внешним магнитным полям, но в этом случае обмотки могут быть сделаны только на специальных маятниковых машинах или вручную.

Ленточные магнитные сердечники стержневого и броневого типа собираются из отдельных, соединенных встык магнитных сердечников в форме подковы, а затем натягиваются с помощью специальных покрытий (зажимов). Такая конструкция магнитного сердечника значительно упрощает монтаж трансформатора. По сравнению с пластинчатыми сердечниками, ленточные сердечники позволяют на 20-30% увеличить магнитную индукцию, потери в них ниже, они заполняют объем магнитного сердечника и эффективность трансформатора выше. По этим причинам все чаще и чаще используются ленточные магнитные сердечники.

Тороидальные ленточные сердечники изготавливаются путем намотки ленты на оправку определенного размера. Обмотки трансформаторов изготавливаются на маятниковых намотчиках.

Обмотки трансформатора состоят из медного или алюминиевого изолированного провода. Изоляционные прокладки используются при изготовлении катушек с обмотками: между обмотками, между слоями и снаружи.

Если диаметр проволоки больше 1 мм, то каркас изготовлен из электрического картона, а отдельные слои обмотки обвязаны хлопчатобумажной лентой.

Обмоточные провода идентифицируются по диаметру, типу изоляции и тепловому сопротивлению.

Для повышения электрической прочности трансформаторы после сборки пропитывают электроизоляционными лаками, а иногда заполняют специальными составами.

В трансформаторах средней мощности обмотка низкого напряжения находится ближе к шине. Это уменьшает изоляционный слой между обмоткой и стержнем и в то же время создает лучшие условия охлаждения для более низкого напряжения, которое несет более высокий ток.

В трансформаторах низкого напряжения (до 100 В) с малой мощностью обмотка с более высоким напряжением располагается ближе к стержню. Эта мера снижает стоимость трансформатора, так как средняя длина высоковольтной обмотки, изготовленной из дорогого провода с небольшим поперечным сечением, короче.

В высоковольтных трансформаторах (более 1000 В) используется раздельное расположение обмоток на магнитных сердечниках.

Преимуществом такого расположения обмоток является низкое значение потока магнитной утечки, обусловленное меньшей толщиной обмотки и малым потоком обмоток, так как меньшая толщина обмотки приводит к уменьшению средней длины обмотки.

В трансформаторах с бронированными магнитными сердечниками обмотки размещаются на штанге.

В трехфазном трансформаторе первичная и вторичная обмотки данной фазы расположены на каждом из стержней.

В тороидальных трансформаторах обмотки располагаются по всей длине магнитной цепи.

Стержень и бронированные магнитные сердечники с обмотками на них соединяются в узел с помощью болтов и накладок или вдавливанием их в зажим.

Кольцевые магнитные сердечники с намотанными на них обмотками собираются в узел и крепятся к шасси с помощью крепежных шайб и винта с гайкой.

Трансформатор должен быть сконструирован с пластиной, к которой припаяны соединения обмоток. Корпус трансформатора (подушечки, клетки, кронштейны) электрически соединен с магнитной цепью и заземлен. Эта мера необходима из соображений безопасности в случае выхода из строя одной из обмоток.

Основными элементам, Первичную обмотку

Между первичной и вторичной обмотками измерительного трансформатора тока не имеется электрической связи. Они изолированы друг от друга на полное рабочее напряжени е. Это и позволяет осуществить непосредственное присоединение измерительных приборов или реле ко вторичной обмотке и тем самым исключить воздействие высокого напряжения, приложенного к первичной обмотке, на обслуживающий персонал, так как обе обмотки наложены на один и тот же магнитопровод, то они являются магнитно-связанными.

Если в силовых трансформаторах и трансформаторах напряжения увеличение сопротивления во вторичной цепи вызывает уменьшение тока во вторичной и в первичной цепях, а напряжение на вывод ах обеих обмоток почти не изменяется, то у трансформаторов тока увеличение сопротивления во вторичной цепи приводит к повышению напряжения на выводах вторичной обмотки. Это объясняется тем, что ток в первичной цепи не зависит от нагрузки трансформатора тока. Ток во вторичной цепи трансформатора тока практически не меняется с изменением ее сопротивления при данном режиме первичной цепи. Вследствие этого нагрузка трансформатора тока увеличивается с возрастанием сопротивления во вторичной цепи, складывающегося из сопротивлений, подключенных к трансформатору тока аппаратов и приборов, соединительных проводов и переходных контактов.

Примеры похожих учебных работ

Трансформаторы напряжения

… приборы. С применением реле защиты их обмотки изготавливаются на стандартное напряжение вторичной обмотки трансформаторов напряжения. Первичную обмотку трансформатора напряжения (рис. 1) подключают параллельно к сети. К вторичной обмотке присоединяют …

Измерительные трансформаторы напряжения и тока

При этом во вторичную цепь трансформатора тока включаются амперметры, токовые обмотки ваттметров, счётчиков и т.д. Часто один и тот же трансформатор тока может быть использован как для целей измерения, так …

Трансформатор напряжения

… 1,0 3,0 110/Ö3 0. 1Ö3;0,1 400 600 1200 2,25 650х450х1000 350 ТРАНСФОРМАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ серии НАМИ Трансформаторы напряжения трехфазные, масляные, антирезонансные предназначены для выработки сигнала измерительной информации для электрических …

Трансформаторы тока назначение и принцип действия

… постоянного тока. Назначение и принцип работы Характерной особенностью компенсационного принципа является отсутствие тока в … а если… Трансформаторы и выпрямители Оптоэлектронные трансформаторы тока — Реферат Министерство образования и науки …

Техническое обслуживание измерительных трансформаторов тока

… трансформаторов тока измерительный трансформатор преобразователь 1.1.1 Технические характеристики трансформаторов тока Трансформаторы тока характеризуются номинальным первичным током … обслуживания. Вторичные обмотки измерительных трансформаторов …

Маркировка трансформаторов

Каждый трансформатор оснащен экраном из атмосферостойкого материала. Экран заметно прикреплен к баку трансформатора и содержит его номинальные данные, которые вытравлены, выгравированы, выбрасываются или наносится иным образом для обеспечения долговечности табличек.

Трансформаторная пластина по ГОСТ 11677-65 содержит следующие данные:

1. Марка производителя.
2. Год выпуска.
3. Серийный номер.
4. Обозначение типа.
5. Номер стандарта, которому соответствует изготовленный трансформатор.
6. Номинальная сила. (В случае трехобмоточных трансформаторов указывается мощность каждой обмотки).
7. Номинальные напряжения и напряжения ответвлений обмотки.
8. Номинальные токи каждой обмотки.
9. Количество фаз.
10. Текущая частота.
11. Схема и группа подключения обмоток трансформатора.
12. Напряжение короткого замыкания.
13. Тип установки (внутренняя или внешняя).
14. Способ охлаждения.
15. Общая масса трансформатора.
16. Масса масла.
17. Масса активной части.
18. Положение переключения, указанное на приводе.

В случае трансформатора с воздушным охлаждением его мощность отображается также при выключенном охлаждении. Заводской номер трансформатора также записан на контейнере под экраном, на крышке рядом с входом фазы A HV и на левом конце верхней пластины иго магнитного сердечника.

Обозначение трансформатора состоит из алфавитной и цифровой частей. Буквы имеют следующее значение: Т — трехфазный трансформатор, О — однофазный, М — естественное масляное охлаждение, Д — масляное охлаждение с вентилятором (искусственная циркуляция воздуха и естественная циркуляция масла), С — масляное охлаждение с принудительной циркуляцией масла водяным охладителем, Д — масло с продувкой и принудительной циркуляцией масла, D — грозостойкий трансформатор, H — в конце обозначения — трансформатор с регулированием напряжения под нагрузкой, H — на втором месте — заполненный негорючим жидким диэлектриком, T — на третьем месте — трехобмоточный трансформатор.

Первая цифра после буквенного обозначения трансформатора указывает номинальную мощность (кВ-А), вторая цифра — номинальное напряжение обмотки (кВ-А). Так, тип ТМ 6300/35 — трехфазный двухобмоточный трансформатор с естественным масляным охлаждением мощностью 6300 кВ-А и напряжением обмотки ВН 35 кВ-А; тип ТТНГ-6300/220 — трехфазный трехобмоточный трансформатор с принудительной циркуляцией масла с водяным масляным охлаждением, с регулированием напряжения под нагрузкой, молниеотводом, мощностью 63000 кВ-А и напряжением обмотки ВН 220 кВ.

Измерительный трансформатор — руководство по электротехнике

Для измерения больших токов и высоких напряжений в цепях переменного тока используются специально сконструированные точные трансформаторы коэффициента трансформации в сочетании с приборами переменного тока низкого диапазона. Эти специально сконструированные трансформаторы известны как измерительные трансформаторы .

Работа инструментов с подвижной катушкой

Пожалуйста, включите JavaScript

Работа инструментов с подвижной катушкой

Существует два типа измерительных трансформаторов. Это:

• Трансформаторы напряжения (PT)
• Трансформаторы тока (CT)

Эти измерительные трансформаторы также используются в энергосистеме вместе с защитными реле. В целях безопасности вторичные обмотки этих трансформаторов заземлены.

Трансформаторы тока применяются в силовых цепях переменного тока для питания катушек тока измерительных и измерительных приборов (амперметров, ваттметров, электросчетчиков) и реле защиты. Эти трансформаторы делают обычные слаботочные приборы пригодными для измерения больших токов и изолируют их от высокого напряжения.

Трансформатор тока в основном состоит из железного сердечника, на котором намотаны первичная и одна или две вторичные обмотки. Первичная обмотка имеет один или два витка толстого провода и включается последовательно с нагрузкой. Он несет фактический ток энергосистемы. Номинальные значения первичного тока варьируются от 10 А до 3000 А и более.

Вторичная обмотка имеет большое количество витков тонкого провода. Включается через токовые катушки приборов индикации и учета и реле защиты. Номинальные вторичные токи имеют порядок 5 А, 1 А и 0,1 А. Последний используется для статических реле.

Если по какой-либо причине прибор, подключенный к вторичной обмотке ТТ, должен быть удален, то вторичная обмотка ТТ должна быть закорочена достаточно толстым проводом.

Отношение первичного тока к вторичному току известно как коэффициент трансформации ТТ. Коэффициент трансформации ТТ обычно высок.

Произведение напряжения и тока на вторичной стороне, когда она обеспечивает максимальное номинальное значение тока, называется номинальным значением  нагрузка и измеряется в вольт-амперах (ВА). Вольт-амперный номинал ТТ низкий (5 – 150 ВА) по сравнению с силовыми трансформаторами.

Кроме того, ток во вторичной обмотке трансформаторов тока определяется током в первичной обмотке, т. е. током силовой цепи. Но в случае силовых трансформаторов он определяется импедансом нагрузки.

Клещевые амперметры

Трансформатор тока в сочетании с мостовым выпрямителем и миллиамперметром постоянного тока дает очень полезный измеритель, известный как клещевой амперметр. Сердечник трансформатора можно разделить с помощью триггерного переключателя. И поэтому сердечник можно очень легко зажать вокруг проводника под напряжением для измерения тока.

Таким образом, такое расположение позволяет избежать необходимости разрывать цепь, чтобы вставить амперметр для измерения значения протекающего тока. При изменении сопротивления шунта миллиамперметра цепь колеблется от 0 – 5 А до 0 – 600 А.   

Пример : Трансформатор 100 : 5 используется совместно с 5-амперным амперметром. Если последний показывает 3,5 А, найдите линейный ток.

Решение : Здесь соотношение 100 : 5 означает отношение первичных и вторичных токов, т.е. I ₁ /I ₂ = 100/5

∴ Первичный (или линейный) ток = 3,5 × (100/5) = 70 А

Пример : Требуется измерить линейный ток порядка от 2000 А до 2500 А. Если стандартный 5-амперный амперметр будет использоваться вместе с трансформатором тока, каким должен быть коэффициент трансформации последнего? На какой коэффициент нужно умножить показания амперметра, чтобы получить линейный ток в каждом случае?

Раствор : I ₁ /I ₂ = 2000/5 = 400 или 2500/5 = 500.

Так как I ₁ /I ₂ = N ₂ /N ₁ , следовательно, N ₂ /N ₁ = 400 в первом случае и 500 во втором случае.

Это означает, что N ₁ : N ₂ = 1 : 400 или 1 : 500. в силовых цепях переменного тока для питания катушек напряжения измерительных и измерительных приборов (вольтметров, ваттметров, электросчетчиков) и реле защиты. Эти трансформаторы делают обычные низковольтные приборы пригодными для измерения высокого напряжения и изолируют их от высокого напряжения.

PT представляют собой высокоточные понижающие трансформаторы. Его первичная обмотка имеет большое количество витков и всегда подключена через сеть питания. Его вторичная обмотка имеет малое число витков и подключена к обмотке потенциала приборов индикации и учета и реле защиты.

В основном они относятся к оболочечному типу и мало чем отличаются от обычных двухобмоточных трансформаторов, за исключением того, что их номинальная мощность крайне мала.

Первичные обмотки PT рассчитаны на напряжение от 400 В до нескольких тысяч вольт, а вторичные обмотки всегда на 110 В. Трансформаторы напряжения до напряжения 5 000 обычно бывают сухими, между 5 000 и 13 800 вольт они могут быть либо сухими, либо масляного типа, хотя для напряжения выше 13 800 они всегда масляного типа.

Отношение номинального первичного напряжения к номинальному вторичному напряжению известно как виток или коэффициент трансформации PT .

Нагрузка  является полной внешней вольт-амперной нагрузкой на вторичной обмотке при номинальном вторичном напряжении.

Номинальная нагрузка PT представляет собой нагрузку в ВА, которая не должна превышать, если трансформатор должен работать с номинальной точностью.

Максимальная нагрузка — это наибольшая ВА нагрузка, при которой ПТ будет работать непрерывно без перегрева своей обмотки сверх допустимых пределов.

Пусть измеряемое напряжение энергосистемы равно 11 кВ. Непосредственно вольтметром измерить такое высокое напряжение невозможно. Таким образом, PT с соотношением витков вторичной и первичной обмотки 1:100 используется в сочетании с вольтметром, который понижает напряжение с 11 кВ до 110 В, как показано на рисунке.

Для измерения мощности в энергосистеме высокого напряжения используются как ТТ, так и ТТ. CT используется для понижения тока системы, а PT используется для понижения напряжения системы до требуемого значения.

Потенциальная катушка (PC) ваттметра подключена ко вторичной обмотке PT. А токовая катушка (CC) ваттметра подключена через вторичную обмотку ТТ, как показано на рисунке.

Конденсаторный преобразователь напряжения

Описанные выше обычные трансформаторы напряжения становятся очень дорогими для измерения напряжения, превышающего 100 кВ, из-за требований к изоляции. Так для измерения напряжения выше 100 кВ применяют емкостной трансформатор напряжения.

Это комбинация емкостного делителя напряжения и магнитного трансформатора, известного как промежуточный трансформатор с относительно небольшим коэффициентом.

Пакет высоковольтных конденсаторов образует делитель потенциала. С ₁ и С ₂ — конденсаторы двух секций, а Z — нагрузка. Напряжение, подаваемое на первичную обмотку промежуточного трансформатора, обычно составляет около 10 кВ.

Чтобы получить удовлетворительную работу всего блока, промежуточный трансформатор должен иметь очень маленькую погрешность коэффициента трансформации и фазового угла.

Преимущества измерительных трансформаторов

Измерительные трансформаторы широко используются как для очень точных, так и для рутинных измерений. Они настолько важны для изоляции и расширения диапазона, что без них трудно представить себе работу высоковольтной системы. У них много преимуществ, а это:

1 . При использовании приборов совместно с измерительными трансформаторами их показания не зависят от их постоянных (R, L, C), как в случае с шунтами и умножителями. Приборные трансформаторы дают одинаковые показания прибора независимо от констант или количества приборов, подключенных к цепи.

2 . Мы можем использовать счетчики среднего размера для измерений, то есть 5 А для тока и от 100 до 120 В для измерения напряжения.

3 . Приборы и счетчики могут быть стандартизированы, что позволит сократить общие затраты. Замена поврежденных инструментов становится легкой.

4 . Цепь учета изолирована от цепей высокого напряжения. Таким образом, обеспечивается безопасность операторов.

5 . Потребляемая мощность в цепи учета становится низкой.

6 . Несколько приборов могут работать от одного измерительного трансформатора.

 Спасибо, что прочитали о «приборном трансформаторе».

Похожие сообщения

• Основы измерительных трансформаторов
• Подробнее об измерительных трансформаторах
• Процедура испытаний измерительных трансформаторов

Принцип работы и типы трансформаторов

Трансформаторы передают электрическую энергию из одной цепи переменного тока в другую путем повышения или понижения напряжения. От игрушечных поездов до электросетей трансформатор может использоваться во многих сферах. Давайте рассмотрим типы трансформаторов и их работу более подробно.

Перейти к разделу

• Принцип работы трансформатора
• Компоненты трансформатора
  • Типы трансформаторов: на основе конструкции
    • Различные типы трансформаторов: на основе материалов трансформаторов напряжения
      • 6
        • Типы трансформаторов: в зависимости от схемы обмотки
          • Применение трансформатора
          • Заключение
          • Часто задаваемые вопросы

            Принцип работы трансформатора

            Работа трансформатора проста. Он работает по тому принципу, что взаимная индукция позволяет передавать электрическую энергию по цепям с использованием двух или более катушек.

            Принцип работы трансформатора

            На изображении изображены первичная и вторичная обмотки электрического трансформатора. Сердцевина ламинирована полосами с тонкими промежутками между ними, которые проходят поперек поперечного сечения сердцевины. Трансформатор вырабатывает электродвижущую силу из переменного потока, образующегося в пластинчатом сердечнике, за счет катушки, которая подключается к источнику переменного напряжения (первичной обмотке). Первичная катушка соединена со вторичной катушкой, которая, в свою очередь, создает взаимную индуцированную электродвижущую силу. С помощью законов электромагнитной индукции Фарадея эта электродвижущая сила записывается как:

            e=M*dI/dt

            После замыкания цепи второй катушки по ней проходит ток и электрическая энергия магнитным образом передается от первой ко второй катушке. Поскольку первая катушка получает источник переменного тока, мы называем ее первичной обмоткой. С другой стороны, поскольку энергия извлекается из второй катушки, она называется вторичной обмоткой.

            Таким образом, трансформатор выполняет следующие операции:

            • Передает электроэнергию из одной цепи в другую.
            • Передача электроэнергии без изменения частоты.
            • Использует метод электромагнитной индукции для передачи электричества.
            • Связывает две электрические цепи с взаимной индукцией.

            Для лучшего понимания принципа работы трансформатора вы можете посмотреть видео по ссылке ниже.

            Работа трансформатора

            Компоненты трансформатора

            Основные компоненты трансформатора: 

            Сердечник

            Сердечник трансформатора служит опорой для обмотки. Он также обеспечивает канал с низким сопротивлением для потока магнитного потока. Для уменьшения потерь энергии сердечник состоит из многослойного сердечника из мягкого железа. Кроме того, состав сердечника определяют такие параметры, как рабочее напряжение, ток и мощность. Следует отметить, что диаметр сердечника связан с количеством потерянной меди и обратно пропорционален количеству потерянного железа. (Для получения дополнительной информации прочитайте часто задаваемые вопросы)

            Обмотка

            Обмотки — это медные провода, наматывающиеся на сердечник трансформатора. Высокая проводимость меди минимизирует потери энергии по принципу: «когда проводимость увеличивается, сопротивление току уменьшается». Кроме того, желательной характеристикой также является высокая пластичность меди, которая позволяет формовать из металла тонкую проволоку.

            Обмотки подразделяются на две категории.

            • Первичная обмотка: это набор катушек, которые получают ток питания.
            • Вторичная обмотка: это набор катушек, которые высвобождают выходной ток.

            Изоляция

            Трансформаторам требуется изоляция для разделения обмоток, а также для предотвращения коротких замыканий. Следовательно, изоляционные материалы влияют на долговечность и стабильность трансформатора. В качестве изолирующей среды в трансформаторе используются следующие материалы:

            • Масло
            • Лента
            • Ламинирование на основе древесины

            Расположение основной и вторичной катушек вокруг ламинированного стального сердечника зависит от типа трансформатора. Это приводит к двум типам трансформаторов в зависимости от их конструкции:

            Трансформаторы с сердечником

            Трансформатор с сердечником

            В этом трансформаторе обмотки намотаны вокруг большей части сердечника. Эти катушки имеют формующую намотку и цилиндрическую форму. С другой стороны, ядро ​​прямоугольное. Кроме того, круглые или цилиндрические катушки таковы, что они подходят к крестообразному участку сердечника.

            Круглые цилиндрические катушки обеспечивают значительное преимущество с точки зрения механической прочности. Эти катушки состоят из нескольких слоев, каждый из которых может быть изолирован от других с помощью таких материалов, как бумага, ткань, микартовая плита и т. д. На изображении ниже показана типичная конфигурация сердечникового трансформатора относительно сердечника.

            Конфигурация трансформатора с сердечником

            Трансформаторы с кожухом

            Значительное количество обмоток покрывает сердечник и в трансформаторах с кожухом. Кроме того, катушки фасонно намотаны и представляют собой многослойные диски, свернутые в виде блинов. Бумага или другие изоляционные материалы покрывают каждый из этих дисков. Другими словами, вся обмотка состоит из уложенных друг на друга дисков с изолирующими промежутками между витками.

            Трансформатор этого типа может иметь форму основного прямоугольника или разбросанной формы. На приведенных ниже диаграммах показаны обе конструкции:

            Трансформаторы прямоугольного кожухаТрансформаторы кожухотрубного типа в распределенной форме

            Прочная жесткая распорка механически скрепляет сердечники и катушки трансформатора. Это помогает свести к минимуму перемещение устройства, а также защитить гаджет от повреждения изоляции. Хорошо скрепленный трансформатор не издает никаких гудящих звуков при работе. Следовательно, наблюдается заметное снижение вибрации.

            Выбор между трансформатором с сердечником и трансформатором в оболочке зависит от стоимости, поскольку оба типа могут дать одинаковые результаты. Однако для высоковольтных приложений или многообмоточных конструкций большинство производителей отдают предпочтение трансформаторам с кожухом, потому что они имеют катушку большей средней длины по сравнению с типами сердечника.

            Различные типы трансформаторов: в зависимости от напряжения

            Трансформатор подразделяется на три типа в зависимости от уровня напряжения: понижающий, повышающий и изолирующий трансформатор.

            Понижающий трансформатор

            Понижающие трансформаторы

            Понижающий трансформатор снижает напряжение на вторичном выходе. Этот процесс зависит от соотношения первичной и вторичной обмоток. Количество витков на первичной стороне понижающего трансформатора больше, чем количество витков на вторичной стороне. В результате общее отношение первичных обмоток к вторичным всегда больше единицы.

            Понижающие трансформаторы находят применение в системах распределения электроэнергии, работающих при очень высоком напряжении, чтобы обеспечить меньшие потери, а также являются экономичным решением для передачи электроэнергии на большие расстояния. Кроме того, эти трансформаторы используются в адаптерах питания и цепях зарядных устройств сотовых телефонов.

            Повышающий трансформатор

            Повышающий трансформатор

            Повышающий трансформатор является обратным по отношению к понижающему трансформатору. Следовательно, повышающий трансформатор увеличивает низкое первичное напряжение до высокого вторичного напряжения. Подобно понижающим трансформаторам, этот процесс зависит от соотношения первичной обмотки и вторичной обмотки. Это отношение остается меньше единицы для повышающего трансформатора. То есть количество витков во вторичной обмотке больше, чем количество витков в первичной обмотке.

            Повышающие трансформаторы используются в стабилизаторах, инверторах и других устройствах, где низкое напряжение преобразуется в более высокое напряжение.

            Изолирующие трансформаторы

            Изолирующие трансформаторы

            Эти трансформаторы не преобразуют уровни напряжения. Это означает, что первичное и вторичное напряжения изолирующего трансформатора всегда одинаковы. Это связано с тем, что коэффициенты основной и вторичной обмотки всегда равны единице. Другими словами, количество витков в основной и вторичной обмотках изолирующего трансформатора одинаково.

            Изолирующие трансформаторы используются в качестве изолирующего барьера. Кроме того, люди используют его для обеспечения безопасности и предотвращения передачи шума от первичного напряжения к вторичному или наоборот.

            Типы трансформаторов: в зависимости от материала сердечника

            В области энергетики и электроники используется несколько типов трансформаторов. Эти трансформаторы различаются материалами сердечника. Типы материалов сердечника следующие:

            Трансформатор с железным сердечником

            Трансформатор с железным сердечником

            В этой конструкции первичная и вторичная обмотки намотаны на сердечник. Затем формирователь катушки устанавливается в пластины сердечника из мягкого железа. На рынке доступны различные пластины сердечника, в зависимости от размера и формы сердечника. Некоторые из наиболее часто доступных форм включают E, I, U и L. Трансформаторы с железным сердечником обычно больше по весу и конструкции.

            Трансформатор с ферритовым сердечником

            Трансформатор с ферритовым сердечником

            Из-за высокой магнитной проницаемости в трансформаторах могут использоваться ферритовые сердечники. Поэтому в высокочастотных приложениях этот тип трансформатора имеет очень низкие потери энергии. В результате в импульсных источниках питания (SMPS), радиочастотных устройствах и т. д. используются трансформаторы с ферритовым сердечником. Трансформаторы с ферритовым сердечником также доступны в различных формах и размерах, в зависимости от области применения. Форма сердечника E наиболее часто используется в трансформаторах с ферритовым сердечником.

            Трансформатор с тороидальным сердечником

            Трансформатор с тороидальным сердечником

            Тороиды представляют собой материалы сердечника кольцевой или кольцевой формы, которые люди широко используют для улучшения электрических характеристик. В трансформаторах с тороидальным сердечником используются тороидальные сердечники из железа или феррита. Индуктивность рассеяния очень мала из-за кольцевой формы, а индуктивность и добротность довольно высоки. Кроме того, обмотки относительно короткие, а вес значительно меньше, чем у стандартных трансформаторов того же номинала.

            Трансформатор с воздушным сердечником

            Трансформатор с воздушным сердечником

            Материал сердечника трансформатора с воздушным сердечником не является физическим магнитным сердечником. Вместо этого воздух образует всю потокосцепление трансформатора. Первичная обмотка трансформатора с воздушным сердечником питается переменным током, который создает окружающее ее электромагнитное поле. Затем, когда вторичная катушка помещается внутрь электромагнитного поля, вторичная катушка индуцируется магнитным полем. Затем это поле используется для питания нагрузки в соответствии с законом электродвижущей индукции Фарадея. Однако по сравнению с физическими материалами сердечника, такими как железо или ферритовый сердечник, трансформаторы с воздушным сердечником имеют низкую взаимную индуктивность.

            Трансформаторы с воздушным сердечником находят применение в портативной электронике и радиочастотных приложениях, поскольку они невероятно легкие по весу из-за отсутствия твердого вещества сердечника. В беспроводных зарядных системах также используется правильно настроенный трансформатор с воздушным сердечником. Здесь первичные обмотки встроены внутрь зарядного устройства, а вторичные обмотки построены снаружи.

            Типы трансформаторов: в зависимости от расположения обмоток

            Трансформаторы также могут различаться в зависимости от расположения обмоток.

            Трансформатор с автоматической обмоткой

            Трансформатор с автоматической обмоткой

            Здесь auto не является аббревиатурой от Automatic. Вместо этого он говорит о себе или об одной катушке. Эта катушка состоит из двух частей: первичной и вторичной. Расположение узла центрального ответвления определяет первичные и вторичные коэффициенты, влияющие на выходное напряжение.

            До появления других трансформаторов первичная и вторичная обмотки в трансформаторе с автообмоткой не фиксируются. Вместо этого они соединены последовательно, и центральный узел можно перемещать.

            VARIAC, прибор, генерирующий переменный переменный ток от постоянного входного переменного тока, является наиболее типичным применением трансформатора с автоматической обмоткой. Передача электроэнергии, а также распределительные приложения — некоторые другие распространенные области применения трансформаторов этого типа.

            Типы трансформаторов: в зависимости от метода охлаждения

            Маслонаполненные с самоохлаждением Тип

            Масляные трансформаторы с самоохлаждением включают малые и средние распределительные трансформаторы. В таких трансформаторах сварной маслонепроницаемый стальной бак со стальной крышкой содержит полную обмотку и сердечник. После размещения сердечника бак заполняется чистым высококачественным изоляционным маслом. Масло способствует передаче тепла от сердечника, а также обмоток к корпусу, откуда оно излучается в окружающую среду.

            Баки трансформаторов меньшей мощности обычно имеют гладкую поверхность. Однако трансформаторы большего размера требуют большей площади теплового излучения, не влияя на кубатуру бака. Гофрированный чехол может помочь в этом.

            С воздушным охлаждением Тип

            Трансформаторы с напряжением менее 25 000 вольт используют этот метод охлаждения. Вот коробка из тонкого листового металла, открытая с обоих концов, закрывающая трансформатор. Это позволяет воздуху течь снизу вверх и охлаждать систему.

            Маслонаполненный трансформатор с водяным охлаждением

            Поскольку технология маслонаполненного трансформатора с самоохлаждением довольно дорогая, для значительного снижения стоимости строительства огромных трансформаторов используется маслонаполненный трансформатор с водяным охлаждением. Изоляционное масло покрывает как обмотки, так и сердечник, так же, как и в маслонаполненных самоохлаждающихся типах. Разница лишь в том, что холодная вода циркулирует через охлаждающий змеевик, установленный на поверхности масла. Эта вода отводит тепло, выделяемое трансформатором. Наиболее существенным преимуществом такой конструкции является то, что такие трансформаторы не требуют никакого корпуса, кроме собственного, что значительно снижает затраты. Еще одним преимуществом является то, что эти трансформаторы требуют технического обслуживания, а также технического обслуживания только один или два раза в год. Как правило, трансформаторы, используемые в линиях электропередачи высокого напряжения, используют этот тип охлаждения.

            Применение трансформатора

            Трансформатор имеет множество применений. Вот некоторые из них:

            • Трансформатор помогает получить желаемый уровень напряжения. Повышающие трансформаторы повышают напряжение, а понижающие понижают.
            • Трансформатор может изменять номинал конденсатора, катушки индуктивности или сопротивления в цепи переменного тока. В результате он функционирует как устройство передачи импеданса.
            • Трансформаторы могут электрически разъединять две цепи.
            • Трансформатор используется для согласования сопротивления.
            • В некоторых электрических измерительных устройствах, таких как амперметры, вольтметры, реле и т. д., используются трансформаторы.
            • Для выпрямления требуются трансформаторы. Выпрямление относится к процессу преобразования переменного тока в постоянный. Кроме того, он необходим для передачи высокого напряжения. Мобильное зарядное устройство — лучший пример выпрямителя.
            • Регуляторы напряжения, а также стабилизаторы напряжения используют трансформаторы.
            • Для передачи и распределения электроэнергии также требуются трансформаторы.

            Заключение

            Люди обычно используют трансформатор для получения необходимого уровня напряжения. Кроме того, его также можно использовать электрически для изоляции двух цепей. Для передачи и распределения электроэнергии также требуются трансформаторы. Таким образом, не будет ошибкой сказать, что трансформатор является важнейшим компонентом повседневной жизни и экономичной передачи электроэнергии. Мы надеемся, что эта статья помогла вам понять принцип работы и типы трансформаторов.

            Для получения дополнительных образовательных материалов посетите Podium School.

            Часто задаваемые вопросы

            Что вызывает гудение трансформаторов?

            Магнитный поток, проходящий через сердечник трансформатора, постоянно колеблется, вызывая расширение и сжатие сердечника. Постоянное расширение и сжатие стального сердечника внутри трансформатора вызывает гудение трансформаторов. Количество потока, определяемое приложенным напряжением, а также числом витков катушек трансформатора, контролирует расширение сердечника.

            Как определяются потери в сердечнике трансформаторов?

            Потери в сердечнике, также известные как потери в железе, представляют собой потери, происходящие в многослойном металлическом сердечнике трансформатора. Нагрузка не влияет на эти потери. Вместо этого они остаются постоянными для любого данного трансформатора. Изменения намагниченности сердечника во время цикла подачи переменного тока являются основной причиной этих потерь в сердечнике. Потери в сердечнике состоят из потерь на вихревые токи и потерь на гистерезис. После зарядки трансформатора эти две потери остаются постоянными.

            Что такое потери в меди в трансформаторах?

            Потери в меди относятся к теплу, создаваемому электрическими токами в проводниках обмоток трансформатора. Потери в меди, а также потери в сердечнике, вызванные наведенными токами в близлежащих компонентах, являются нежелательной передачей энергии.

            Как уменьшить потери в сердечнике?

            Сердечники изготовлены из высококачественной стали для предотвращения потерь в сердечнике. Кроме того, использование ламинированных сердечников, особенно тонких сердечников, также может способствовать повышению эффективности трансформатора за счет снижения потерь в сердечнике.

            Что такое вихревые токи?

            Колебания магнитного поля создают циркулирующие токи в проводнике. Эти токи известны как вихревые токи. Вихревые токи распространяются в плоскостях, перпендикулярных магнитному полю, в замкнутых контурах и внутри проводников. Кроме того, эти токи увеличивают температуру сердечника трансформатора.

            Подробное описание вихревых токов и потерь от вихревых токов см. в приведенных ниже документах.

            2984608_Вихревые токи_Теория_и_ПримененияЗагрузить

            slup197Загрузить

            Какие типы трансформаторов используются в наших домах?

            В распределительных сетях используются понижающие трансформаторы для преобразования высокой энергии сети в низкое напряжение, которое могут использовать бытовые приборы.

            В чем разница между трансформатором и автотрансформатором?

            Стандартный трансформатор содержит одну первичную и вторичную обмотки. Для выполнения обеих функций автотрансформатор имеет одну обмотку с ответвлениями.

            В чем разница между прибором и силовым трансформатором?

            Передача электроэнергии, а также распределение используют передатчик энергии для повышения или понижения уровня напряжения. С другой стороны, в цепи измерительный трансформатор используется для контроля напряжения или тока. К измерительным трансформаторам относятся трансформаторы напряжения и тока.

            Что такое потеря гистерезиса?

            Из-за гистерезиса значительное количество энергии теряется в сердечнике трансформатора. Это вызвано отставанием в уменьшении магнитного потока в сердечнике, когда магнитное поле уменьшается по мере того, как цикл переменного тока колеблется от положительного до отрицательного максимального напряжения.

            Какова цель реле Бухгольца?

            Реле Бухгольца — это защитное устройство, обнаруживающее дефекты внутри трансформатора. Это реле, которое активируется маслом. Питание устройства осуществляется за счет лавины газов, образующихся при пробое трансформаторного масла при неисправностях.

            Трансформаторы используют законы электромагнитной индукции Фарадея. Кто они такие?

            Законы электромагнитной индукции Фарадея состоят из двух правил. Первое правило определяет ЭДС индукции в проводнике, тогда как второе правило количественно определяет ЭДС, создаваемую в проводнике.

            Ниже приводится первый закон электромагнитной индукции Фарадея:

            • Когда проводник помещается в переменное магнитное поле, возникает электродвижущая сила. Когда цепь проводника замкнута, индуцируется ток, известный как индуцированный ток.

            Видео, ссылка на которое приведена ниже, подробно объясняет первый закон Фарадея об электромагнитной индукции.

            Первый закон Фарадея об электромагнитной индукции

            Второй закон Фарадея об электромагнитной индукции упоминает, что:

            • ЭДС индукции (ЭДС) в катушке равна скорости изменения потокосцепления.

            См. видео по ссылке ниже для более подробного объяснения.

            Второе правило электромагнитной индукции Фарадея

            Что такое перегрев?

            Одной из наиболее типичных проблем с трансформаторами является повышение температуры. Это может произойти по нескольким причинам:

            • Вентиляторы охлаждения работают неправильно. (Внимательно осмотрите вентиляторы и масляные насосы)
            • Радиатор грязный. (Осмотрите его и избавьтесь от грязи, пыли или пластиковых пакетов)
            • Перегрузка по току. (Проверьте ток трансформатора и, при необходимости, уменьшите нагрузку, чтобы она соответствовала его номинальному току)
            • Жаркий день. (Температура окружающей атмосферы влияет на температуру трансформатора.