Снятие вольт-амперной характеристики (ВАХ) трансформаторов тока

Пример HTML-страницы

Одной из важнейших характеристик трансформатора тока является его характеристики намагничивания. Это зависимость напряжения на выводах вторичной обмотки от тока, протекающего по ней. Поэтому характеристику еще называют вольт-амперной (ВАХ).

При этом выводы первичной обмотки остаются разомкнутыми, а напряжение на вторичную обмотку подается от независимого источника с регулируемым выходом.

Характеристики эти снимают как при приемо-сдаточных испытаниях, так и в процессе эксплуатации.

Цель проверки: выявить возможные витковые замыкания во вторичной обмотке проверяемого трансформатора. Обычное измерение сопротивления этот дефект выявить не может, так как замыкание нескольких витков между собой изменяют общее сопротивление настолько незначительно, что это соизмеримо с погрешностью проведенных измерений.

Проверка производится для всех трансформаторов тока без исключения: и на напряжение до 1000 В, и высоковольтных. При наличии у трансформатора нескольких обмоток, использующихся для разных целей (релейной защиты, измерения, учета электроэнергии) ВАХ снимается для каждой из них.

Содержание

1. Оборудование и схема для проверки вольт-амперной характеристики трансформаторов тока
2. Порядок снятия вольт-амперной характеристики (ВАХ)
3. Анализ полученной характеристики ВАХ

Оборудование и схема для проверки вольт-амперной характеристики трансформаторов тока

В качестве регулируемого источника напряжения для снятия ВАХ используется лабораторный автотрансформатор (ЛАТР), или устройства, содержащие его в своем составе. Напряжение должно быть абсолютно синусоидальным, поэтому тиристорные источники питания для испытаний непригодны.

Для фиксации величин токов и напряжений потребуются лабораторный амперметр и вольтметр.

При использовании встроенных в источник питания приборов важно учесть, что амперметр должен измерять среднеквадратичное значение, а вольтметр – средневыпрямленное.

Важен и порядок включения приборов в измерительную цепь. Амперметр должен измерять только ток непосредственно в проверяемой обмотке. Вольтметр подключается до него, ток через обмотку прибора не должен учитываться, чтобы не вносить в измерения дополнительную погрешность.

Самым точным вариантом измерений является подключение измерительного комплекса непосредственно к выводам трансформатора тока.

Но, если это невозможно, допускается вариант с использованием специальных токовых клемм на панелях ячейки с проверяемым трансформатором тока.

Измерение с клеммников, находящихся на значительном удалении и соединенных с объектом измерения контрольными кабелями, недопустимо. В этом случае к сопротивлению обмотки добавляется сопротивление жил кабельной линии, соизмеримое с ней по величине.

Проверить трансформатор тока на напряжение до 1000 В с помощью одного только ЛАТРа не представляется возможным.

Слишком при малых напряжениях у них начинается горизонтальный участок характеристики, поэтому насыщение наступит уже при незначительном повороте рукоятки ЛАТРа.

Поэтому между источником регулируемого напряжения и проверяемой обмоткой можно подключить разделительный трансформатор 220/36 В или любой другой. При этом предел регулирования расширяется.

В целях безопасности в цепи подключения ЛАТРа к сети питающего напряжения должен быть защитный аппарат – автоматический выключатель. А также предусмотрена возможность создания видимого разрыва при переключениях между трансформаторами или их обмотками. Достаточно вилки, которая втыкается в розетку удлинителя, положение которой видно с границ рабочего места.

Интересное видео о снятии ВАХ с ТТ с помощью ретома-21 смотрите ниже:

Порядок снятия вольт-амперной характеристики (ВАХ)

Перед подачей напряжения на испытательную установку рукоятка управления ЛАТРом должна находиться в крайнем положении, соответствующем нулевой величине напряжения на выходе. Затем, после включения питания, нужно размагнитить железо трансформатора.

Для этого рукояткой управления ЛАТРом ток через обмотку несколько раз плавно увеличивают до номинальной величины и снова опускают до нуля.

 После этого начинается процесс снятия ВАХ.

Оптимальным является работа в бригаде из двух человек. Один поднимает напряжение и фиксирует ток амперметра в нормируемых точках. Второй при этом снимает показания с вольтметра и записывает в заранее заготовленную таблицу.

Ток во вторичной обмотке нужно поднимать очень плавно.

Когда начинается участок насыщения, малому приращению напряжения от источника будет соответствовать резкое увеличение тока. На этом этапе нормируемые точки для измерения легко проскочить. Возвращать ручку ЛАТРа назад с целью снять показания вольтметра поточнее нельзя. Нужно плавно сбросить напряжение до нуля и начать процесс сначала.

Разрешается снимать не всю характеристику полностью, а ограничится для проверки лишь тремя ее точками. Поднимать напряжение на обмотке выше 1800 В не допускается.

По достижении конечной точки для измерений напряжение ЛАТРа плавно уменьшают до нуля, после чего проверочную установку отключают от сети.

Ещё одно интересносе видео о Ретоме 21 и снятии ВАХ с ТТ от профессионального энергетика:

Анализ полученной характеристики ВАХ

Полученные данные сравниваются с характеристикой, снятой для данного трансформатора тока в заводских условиях.

Допускается сравнение с ранее снятой характеристикой данной обмотки этого же трансформатора.

При отсутствии каких-либо данных для сравнения анализ производится с использованием типовой характеристики для устройства того же типа, имеющего тот же коэффициент трансформации, класс точности и кратность насыщения.

Все перечисленные характеристики оказывают влияние на полученную характеристику.

Более того, у одинаковых трансформаторов тока не бывает абсолютно идентичных ВАХ.

 Влияние на это оказывает не только сопротивление вторичной обмотки, но и качество материала, из которого выполнен сердечник трансформатора.

Отличаться полученная характеристика от вышеперечисленных не должна более, чем на 10%.

Если полученный график расположен ниже образцового на большую величину, в подопытном образце присутствует витковое замыкание. Его нужно заменить исправным, или отказаться от установки, вернув на предприятие-изготовитель.

Но перед этим еще раз проверьте правильность проведенных измерений: витковые замыкания в трансформаторах тока не такое уж и частое явление.

Особенности снятия характеристик намагничивания трансформаторов тока

Типы измерения

Принципиальная схема снятия ВАХ выглядит следующим образом (рис. 1):

Рис. 1. Схема измерения ВАХ ТТ

Испытания трансформаторов тока регламентируются следующими стандартами:

• ГОСТ-7746-2001 «Трансформаторы тока. Общие технические условия»,
• РД 34.45-51.300-97 «Объем и нормы испытаний электрооборудования»,
• РД 153-34.0-35.301-2002 «Инструкция по проверке трансформаторов тока, используемых в схемах релейной защиты и измерения»,
• Правила устройства электроустановок.

ГОСТ 7746-2001 [1] не относит снятие всей ВАХ к обязательной проверке ТТ, а регламентирует определение тока намагничивания вторичной обмотки, измеренного при приложении к ней напряжения, определяемого по специальной формуле. Согласно п. 9.8 ГОСТ 7746-2001 «Определение тока намагничивания вторичных обмоток», напряжение вторичной обмотки необходимо измерять вольтметром с основной погрешностью не ниже ±1%, реагирующим на среднее значение напряжения, и показания умножать на коэффициент формы для синусоидального сигнала, равного 1.11. Действующее значение тока намагничивания следует измерять амперметром с классом точности не ниже 1%.

Согласно п. 7.4 «Снятие характеристики намагничивания» РД 34. 45-51.300-97 «Объем и нормы испытаний электрооборудования» [2] допускает как снятие ВАХ до начала насыщения (но не более 1800 В), так и снятие 3-х контрольных точек. Снятая характеристика (контрольные точки) сравнивается с типовой характеристикой намагничивания или характеристиками однотипных исправных ТТ. При этом допускается отличие от значений, измеренных на заводе-изготовителе или от измеренных на исправном ТТ, не более 10%.

Согласно п. 3.7 «Снятие ВАХ» РД 153-34.0-35.301-2002 [3] для проверки отсутствия замыканий витков, которая проводится как при новом включении, так и во время профилактики ТТ, ток и напряжения при снятии характеристики могут фиксироваться приборами с любыми типами измерения, если повторные измерения при плановых проверках производятся в идентичных условиях. При первом включении сравниваются ВАХ, при плановых проверках допускается сравнение 1-2 точек ВАХ. Согласно тому же п. 3.7, если ВАХ снимается для последующего расчета погрешностей, то её необходимо снимать «при питании синусоидальным напряжением от мощного источника, используя приборы, реагирующие на среднее абсолютное значение напряжения и действующее значения тока».

При невозможности обеспечить удовлетворительную синусоидальность напряжения в РД рекомендуется измерение напряжения вольтметром, реагирующим на среднее абсолютное значение напряжения UСР, а тока — амперметром, реагирующим на амплитуду намагничивающего тока I02макс. Характеристика ВАХ должна строиться в действующих значениях этих параметров. Получаемые характеристики будут не вполне соответствовать заводским типовым характеристикам намагничивания, но для проверки отсутствия замыкания витков они будут пригодны.

Допустимый уровень напряжения

Согласно ПУЭ п.1.8.17.14 «Нормы приемо-сдаточных испытаний. Измерительные трансформаторы тока. Снятие характеристик намагничивания» [4] характеристика снимается повышением напряжения на одной из вторичных обмоток до начала насыщения, но не выше 1800 В. При наличии у обмоток ответвлений характеристика снимается на рабочем ответвлении. Согласно РД 153-34.0-35.301-2002 при проверке ВАХ на ответвлении не следует поднимать напряжение на всей обмотке выше 1800 В, а наибольшее допустимое напряжение в этом случае определяется по выражению:

   (1)

В РД также приводится пример снятия ВАХ ТТ 500/1000/1500/2000/1 на рабочем ответвлении 500/1, где согласно выражению (1) максимальное напряжение при снятии ВАХ составляет 450 В.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что наиболее рациональным решением является снятие характеристики намагничивания с использованием источника напряжения с мощностью, достаточной для обеспечения синусоидальности сигнала, с измерителем напряжения, реагирующим на среднее значение с последующим его приведением к действующему, и измерителем тока, реагирующим на действующее значение. Данный подход позволит применять полученную ВАХ, как для оценки наличия витковых замыканий, так и для расчета погрешностей. Класс точности измерителей должен быть не ниже класса 1. Допустимая погрешность при сравнении ВАХ – 10 %. Максимальное напряжение при снятии ВАХ должно определяться с помощью выражения (1).

Размагничивание

Следующим важным моментом при снятии ВАХ является остаточная намагниченность силового трансформатора. Как известно, через трансформатор протекает синусоидальный ток, который создает магнитный поток, и величина этого потока и индукции меняются по петле намагничивания. При выводе трансформатора из работы, он может оказаться в намагниченном состоянии, если значение тока при отключении было близко к амплитуде тока. Также остаточная намагниченность возможна после измерения активного сопротивления обмотки ТТ. Поэтому перед каждой проверкой характеристики намагничивания необходимо проводить размагничивание ТТ.

На рис. 2 представлены две характеристики намагничивания трансформатора тока 3000/5, полученные с использованием устройства РЕТОМ-25, где красным цветом обозначен график ВАХ ТТ сразу после измерения активного сопротивления обмотки, а синим цветом – ВАХ ТТ после размагничивания.

Рис. 2. Характеристика намагничивания трансформатора тока 3000/5

Оборудование и программа для снятия характеристик намагничивания

Для снятия характеристик намагничивания трансформаторов тока любого класса напряжений могут быть использованы выпускаемые НПП «Динамика» устройства РЕТОМ-21 [5] и РЕТОМ-25[6] с максимальным уровнем напряжения 500 В и 250 В соответственно. Для расширения диапазона напряжения до допустимых 1800 В применяется блок РЕТ-ВАХ-2000.

Измерители тока и напряжения обоих устройств разработаны таким образом, что позволяют измерять значения нескольких типов: амплитудное, среднее, действующее, а также 1,11*среднее и 0,77*амплитудное, которые были внедрены специально для снятия характеристик намагничивания ТТ согласно РД 153-34.0-35.301-2002. Пользователь самостоятельно может выбирать необходимый тип измерения.

Также для устройств РЕТОМ-21 и РЕТОМ-25 доступна программа внешнего управления, которая позволяет автоматизировать процесс снятия ВАХ. Пользователю лишь необходимо выбрать схему подключения в соответствии с необходимым максимальным уровнем тока и напряжения. Всё остальное программа делает автоматически. При завершении снятия характеристики намагничивания, программа автоматически плавно снижает напряжение и тем самым размагничивает трансформатор тока. Скорость снижения напряжения была подобрана опытным путем таким образом, чтобы полностью размагнитить трансформатор. Убедиться в этом позволяет повторяемость характеристик при снятии ВАХ.

Заключение

Испытательные устройства РЕТОМ-21 и РЕТОМ-25, в которых реализованы рассмотренные методики снятия характеристик намагничивания трансформаторов тока, предоставляют возможность выбора типа измерения, что позволяет проводить построения вольт-амперных характеристик, как с целью проверки витковых замыканий, так и для использования данных в расчетах погрешностей, а применение внешнего программного обеспечения для снятия ВАХ с функцией автоматического размагничивания позволяет получить достоверные результаты.

Литература:

1. ГОСТ-7746-2001 «Трансформаторы тока. Общие технические условия»,
2. РД 34.45-51.300-97 «Объем и нормы испытаний электрооборудования»,
3. РД 153-34.0-35.301-2002 «Инструкция по проверке трансформаторов тока, используемых в схемах релейной защиты и измерения»,
4. Правила устройства электроустановок. Издание 7.
5. Руководство по эксплуатации «Устройство измерительное параметров релейной защиты РЕТОМ-21».
6. Руководство по эксплуатации «Устройство измерительное параметров релейной защиты РЕТОМ-25».

6 Объяснение электрических испытаний трансформаторов тока — статьи

Необходимо регулярно осматривать и тестировать трансформаторы тока и подключенные к ним приборы. Фото: ABB

Трансформаторы тока играют важную роль в мониторинге и защите электроэнергетических систем. ТТ — это измерительные трансформаторы, используемые для преобразования первичного тока в уменьшенный вторичный ток для использования со счетчиками, реле, контрольным оборудованием и другими приборами.

Часто недооценивают важность испытаний измерительных трансформаторов. Трансформаторы тока для учета должны иметь высокую степень точности, чтобы обеспечить точное выставление счетов, а те, которые используются для защиты, должны быстро и правильно реагировать в случае неисправности.

Риски, такие как путаница измерительных трансформаторов для измерения и защиты или перепутанные соединения, могут быть значительно снижены путем тестирования перед первым использованием. В то же время электрические изменения в ТТ, вызванные, например, старением изоляции, можно выявить на ранней стадии.

По этим и другим причинам необходимо регулярно проверять и калибровать трансформаторы тока и подключенные к ним приборы. Для обеспечения точности и оптимальной эксплуатационной надежности необходимо выполнить 6 электрических испытаний трансформаторов тока:

Содержание

1. Проверка соотношения
2. Проверка полярности
3. Тест возбуждения (насыщения)
4. Проверка сопротивления изоляции
5. Проверка сопротивления обмотки
6. Испытание на нагрузку

---

1. Проверка соотношения

Коэффициент трансформации ТТ описывается как отношение входного тока первичной обмотки к выходному току вторичной обмотки при полной нагрузке. Например, ТТ с соотношением 300:5 будет производить 5 ампер вторичного тока, когда 300 ампер протекают через первичную обмотку.

Если первичный ток изменится, вторичный ток на выходе изменится соответственно. Например, если 150 ампер протекает через первичную обмотку 300 ампер , выходной ток вторичной обмотки будет равен 9.0034 2,5 ампера .

(300:5 = 60:1) (150:300 = 2,5:5)

В отличие от трансформатора напряжения или мощности трансформатор тока состоит только из одного или нескольких витков в качестве первичной обмотки. Эта первичная обмотка может состоять из одного плоского витка, катушки из прочного провода, намотанной вокруг сердечника, или просто из проводника или шины, пропущенной через центральное отверстие.

Проверка коэффициента трансформации ТТ может быть выполнена путем подачи первичного тока и измерения выходного тока или путем подачи вторичного напряжения и измерения наведенного первичного напряжения. Фото: TestGuy.

Проверка соотношения проводится для подтверждения того, что соотношение ТТ соответствует указанному, и для проверки правильности соотношения на разных ответвлениях многоотводного ТТ. Коэффициент трансформации эквивалентен коэффициенту напряжения трансформаторов напряжения и может быть выражен следующим образом:

Н2/Н1 = В2/В1

• N2 и N1 количество витков вторичной и первичной обмоток
• V2 и V1 являются вторичной и первичной стороной показания напряжения

Тесты отношения выполняются путем подачи подходящего напряжения (ниже насыщения) на вторичную обмотку тестируемого ТТ, в то время как напряжение на первичной стороне измеряется для расчета отношения витков из приведенного выше выражения.

ОПАСНОСТЬ: Будьте осторожны при проведении проверки коэффициента трансформации трансформатора тока и НЕ применяйте достаточно высокое напряжение, которое может привести к насыщению трансформатора. Применение напряжения насыщения приведет к неточным показаниям.

---

2. Проверка полярности

Полярность трансформатора тока определяется направлением, в котором катушки намотаны на сердечник трансформатора (по часовой стрелке или против часовой стрелки), и тем, как выводы выведены из корпуса трансформатора тока. Все трансформаторы тока имеют вычитательную полярность и должны иметь следующие обозначения для визуального определения направления протекания тока:

• h2 — первичный ток, линия направление вращения
• ч3 – первичный ток, нагрузка направление вращения
• X1 — вторичный текущий

Предполагается, что испытуемый ТТ имеет правильную полярность, если направление мгновенного тока для первичного и вторичного тока противоположно друг другу. Фото: TestGuy.

Знаки полярности на ТТ обозначают относительные мгновенные направления токов. Проверка полярности подтверждает, что прогнозируемое направление вторичного тока ТТ (выход) соответствует заданному направлению первичного тока (вход).

При установке и подключении трансформатора тока к реле учета электроэнергии и защитным реле важно соблюдать полярность. В тот же момент времени, когда первичный ток входит в первичную клемму, соответствующий вторичный ток должен выходить из вторичной клеммы с аналогичной маркировкой.

Предполагается, что испытуемый ТТ имеет правильную полярность, если направление мгновенного тока для первичного и вторичного тока противоположно друг другу. Полярность ТТ имеет решающее значение, когда ТТ используются вместе в однофазных или трехфазных приложениях.

Большинство современного испытательного оборудования ТТ способно автоматически выполнять проверку соотношения с использованием упрощенной настройки измерительных проводов и отображать полярность как правильную или неправильную. Полярность ТТ проверяется вручную с использованием 9-вольтовой батареи и аналогового вольтметра со следующей процедурой проверки:

Маркировка на трансформаторах тока иногда неправильно наносилась на заводе. Вы можете проверить полярность трансформатора тока в полевых условиях с помощью 9-вольтовой батареи. Фото: TestGuy.

Процедура проверки полярности ТТ

1. Отключите все питание перед проверкой и подключите аналоговый вольтметр к вторичной клемме проверяемого ТТ. Положительная клемма счетчика подключена к клемме X1 трансформатора тока, а отрицательная клемма подключена к X2.
2. Пропустите кусок провода через верхнюю сторону окна CT и на короткое время соедините положительный конец 9-вольтовой батареи со стороной h2 (иногда отмеченный точкой), а отрицательный конец со стороной h3. Важно избегать постоянного контакта, который приведет к короткому замыканию батареи.
3. Если полярность правильная, мгновенный контакт вызывает небольшое отклонение аналогового измерителя в положительном направлении. Если отклонение отрицательное, полярность трансформатора тока меняется на противоположную. Клеммы X1 и X2 необходимо поменять местами, чтобы можно было провести тест.

Примечание: Полярность не важна при подключении к амперметрам и вольтметрам. Полярность важна только при подключении к ваттметрам, ваттметрам, варметрам и реле индукционного типа. Для соблюдения полярности сторона трансформатора тока h2 должна быть обращена к источнику питания; тогда вторичная клемма X1 является соединением полярности.

---

3. Испытание на возбуждение (насыщение)

Когда ТТ «насыщается», магнитный путь внутри ТТ работает как короткое замыкание в линии передачи. Почти вся энергия, поступающая от первичной обмотки, отводится от вторичной обмотки и используется для создания магнитного поля внутри ТТ.

Испытание на насыщение для трансформатора тока определяет номинальную точку перегиба по стандартам IEEE или IEC, точку, в которой трансформатор больше не может выдавать ток пропорционально его заданному коэффициенту.

Испытания возбуждения выполняются путем подачи переменного напряжения на вторичную обмотку ТТ и ступенчатого увеличения напряжения до тех пор, пока ТТ не достигнет насыщения. Точка «колена» определяется путем наблюдения небольшого увеличения напряжения, вызывающего большое увеличение тока.

Испытательное напряжение медленно снижается до нуля, чтобы размагнитить ТТ. Результаты испытаний наносятся на логарифмический (логарифмический) график и оцениваются на основе периода перехода между нормальной работой и насыщением.

Испытания возбуждения выполняются путем подачи переменного напряжения на вторичную обмотку ТТ и ступенчатого увеличения напряжения до тех пор, пока ТТ не достигнет насыщения. Фото: TestGuy.

Кривая возбуждения вокруг точек скачка тока при небольшом увеличении напряжения; очень важно для сравнения кривых с опубликованными кривыми или аналогичными кривыми КТ. Результаты теста возбуждения следует сравнить с опубликованными данными производителя или предыдущими записями, чтобы определить любые отклонения от ранее полученных кривых.

IEEE определяет насыщение как «точку, в которой касательная находится под углом 45 градусов к вторичному току возбуждения». Также известна как точка «колена». Это испытание подтверждает, что ТТ имеет правильный класс точности, не имеет короткозамкнутых витков в ТТ и коротких замыканий в первичной или вторичной обмотках испытуемого ТТ.

---

4. Испытание сопротивления изоляции

Изоляцию между обмотками трансформатора тока и обмотками заземления следует проверить на диэлектрическую прочность при выполнении комплексного испытания трансформатора тока. Для определения состояния изоляции испытуемого ТТ проводят три испытания:

1. Первичный к вторичному : Проверяет состояние изоляции между высоким и низким.
2. Первичный к земле : Проверяет состояние изоляции между верхним и землёй.
3. Вторичная цепь к земле : Проверяет состояние изоляции между проводом «низкий» и «землей».

Показания сопротивления изоляции должны оставаться постоянными в течение определенного периода времени. Резкое падение значений сопротивления изоляции указывает на ухудшение изоляции, и для диагностики проблемы требуется дальнейшее исследование.

Испытания изоляции трансформаторов тока на 600 В или менее обычно проводятся при 1000 В постоянного тока. Перед испытанием закоротите первичную обмотку испытуемого ТТ, соединив h2 и h3, затем закоротите вторичную обмотку испытуемого ТТ, соединив X1 и X2-X5.

Удалите нейтральную землю и изолируйте ТТ от любой связанной нагрузки. После того, как обмотки закорочены, трансформатор тока будет представлять собой образец с тремя выводами.

Для определения состояния изоляции испытуемого ТТ выполняются три испытания сопротивления изоляции. Фото: TestGuy.

Значения испытаний сопротивления изоляции трансформаторов тока следует сравнивать с аналогичными показаниями, полученными при предыдущих испытаниях. Любое большое отклонение в исторических показаниях должно потребовать дальнейшего расследования.

ANSI/NETA MTS-2019 Таблица 100.5 Указывает минимальное сопротивление изоляции 500 МОм при 1000 В постоянного тока для катушек трансформатора с номинальным напряжением 600 В или менее. См. Раздел 7.10.1 для получения дополнительной информации.

Минимальное общепринятое сопротивление изоляции составляет 1 МОм. Любое показание в мегаомах считается хорошей изоляцией, однако именно тренд результатов испытаний изоляции дает истинное состояние изоляции ТТ.

На показания изоляции сильно влияет температура образца. Если показания сравниваются с ранее снятыми показаниями, необходимо применить надлежащие поправочные коэффициенты, если они были получены при различных температурных условиях, прежде чем делать какие-либо выводы.

---

5. Испытание сопротивления обмотки

Измерение сопротивления обмотки постоянного тока является важным измерением для определения истинного состояния, состояния и точности ТТ. Сопротивление обмотки трансформатора тока будет изменяться с течением времени в зависимости от возраста образца, использования, внешних условий и эффекта нагрузки.

Рекомендуется периодически измерять сопротивление обмотки постоянного тока на одноотводном или многоотводном ТТ и отслеживать значения. Для получения такого малого сопротивления обмотки требуется высокоточная схема измерения низкого сопротивления.

Сопротивление обмотки трансформатора тока находится путем деления падения напряжения на обмотке (измеренного милливольтметром постоянного тока) на постоянный ток, проходящий через обмотку. ТТ должен быть размагничен после завершения проверки сопротивления обмотки.

Измерьте сопротивление обмотки ТТ, пропуская через обмотку постоянный ток, и измерьте падение напряжения. Разделите измеренное напряжение на измеренный ток. Фото: TestGuy.

Совет: Запустите испытание насыщения для размагничивания ТТ по завершении всех испытаний сопротивления обмотки .

---

6. Испытание на нагрузку

Нагрузку трансформатора тока можно определить как полное сопротивление в омах на вторичных выходных клеммах. Общая нагрузка представляет собой комбинацию импеданса катушек ваттметра, катушек тока реле, контактного сопротивления, клеммных колодок, сопротивления проводов и контрольных переключателей, используемых во вторичном контуре.

Каждый трансформатор тока имеет вторичную нагрузку при подключении к реле или измерительной цепи. Ожидается, что трансформаторы тока будут обеспечивать вторичный выходной ток в зависимости от их класса точности.

Если размер трансформатора тока не соответствует нагрузке вторичного контура, это может привести к уменьшению вторичного тока ТТ. Проверка нагрузки важна для проверки того, что ТТ подает в цепь ток, не превышающий номинальную нагрузку.

Нагрузочное испытание также полезно для проверки того, что трансформаторы тока:

• Не находится под напряжением с установленными закорачивающими устройствами (если используется для измерения или защиты)
• Не оставлять с разомкнутой цепью, когда не используется
• Подключен к одной точке заземления
• Все соединения герметичны

Измерьте нагрузку, подав номинальный вторичный ток ТТ с его клемм на сторону нагрузки, изолировав вторичную обмотку ТТ со всей подключенной нагрузкой, и наблюдайте за падением напряжения в точках подачи и в каждой точке цепи относительно земли.

Этот метод требует много времени, но требует только источника напряжения, сопротивления и вольтметра. Измерение падения напряжения на источнике в сочетании с законом Ома даст нам импеданс нагрузки. Анализ характера падения напряжения по всей цепи подтверждает правильность подключения.

Нагрузка трансформатора тока обычно выражается в ВА. Испытание нагрузкой выполняется для проверки того, что ТТ способен подавать известный ток на известную нагрузку, сохраняя заявленную точность. Испытание под нагрузкой обычно выполняется при полном номинальном значении вторичного тока (например, 5 А или 1 А).

---

Как рассчитать нагрузку ТТ

В зависимости от класса точности трансформаторы тока делятся на две группы: Измерительные и Защитные (Реле). CT может иметь рейтинг нагрузки для обеих групп.

Измерительные трансформаторы тока обычно обозначаются как 0,2 B 0,5

Последнее число указывает нагрузку в омах. Для ТТ со вторичным током 5 А номинальная нагрузка ВА может быть рассчитана как:

ВА = напряжение * ток = (ток)

² * Нагрузка = (5) ² * 0,5 = 12,5 ВА

Релейные ТТ обычно обозначаются как 10 C 400

Последнее число указывает макс. Вторичное напряжение, в 20 раз превышающее номинальный вторичный ток, без превышения погрешности отношения 10 %. Для трансформатора тока с номинальным вторичным током 5 А увеличение номинального тока вторичной обмотки в 20 раз даст нагрузку 4 Ом.

Нагрузка = 400 / (20*5) = 4 Ом

Нагрузка в ВА может быть указана как:

ВА = Напряжение * Ток = (Ток) ² * Нагрузка = (5) ² * 4 = 100 ВА

Основы трансформаторов тока – NK Technologies

Испытание и ввод в эксплуатацию трансформатора тока

Назад к основам — тестирование трансформаторов тока (ТТ)

Испытание измерительного трансформатора

Вырабатывает ли трансформатор тока пропорциональное напряжение или ток?

спросил 7 лет, 9 месяцев назад

Изменено 6 лет, 3 месяца назад

Просмотрено 22к раз

\$\начало группы\$

Я купил трансформатор тока, который выглядит следующим образом:

Спецификация

Я обернул трансформатор вокруг своего 10-амперного чайника и измерил значения с помощью мультиметра.

• Измерение напряжения переменного тока, я измерил 10 мВ (согласно таблице данных я должен получить 5 мВ…)
• Когда я подключил его для измерения переменного тока, я почти ничего не считывал (~5 мкА)

Из Википедии,

трансформатор тока производит уменьшенный ток, точно пропорциональный току в цепи.

Как трансформатор может вырабатывать пропорциональный ток, если он не знает о нагрузке? Если я подключу резистор 10 МОм через соединения, получу ли я 10 МОм * 5 мА = 50 кВ на резисторе?

Маркировка предполагает, что я должен получить пропорциональный ток, но в техническом описании указано выходное напряжение. Что правильно?

• трансформатор
• трансформатор тока

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Зажим ДОЛЖЕН охватывать ОДИН только из двух «проводов под напряжением» — НЕ вокруг всего шнура.

Добавьте 100 Ом на выходе.
Ожидайте 1 Вольт на вход 20А.
См. ниже.

Как трансформатор может выдавать пропорциональный ток, если он ничего не знает о нагрузке? Если я подключу резистор 10 МОм через соединения, получу ли я 10 МОм * 5 мА = 50 кВ на резисторе?

ДА попытается сделать 50 кВ, как вы и рассчитали. Но до этого вы можете получить искрение, дым, пламя и веселье. Чтобы ограничить ваше удовольствие, он, вероятно, имеет встроенные стабилитроны, рассчитанные примерно на 20 В внутри.

НЕ ИСПОЛЬЗОВАТЬ УСТРОЙСТВО БЕЗ ВНЕШНЕГО РЕЗИСТОРА сопротивлением 100 Ом или меньше.

НЕ ДЕЛАТЬ

---

Это 100A/0,050 A = 2000:1 ТТ (трансформатор тока). Он рассчитан на ~~<= 5 В на выходе с Iin = max номинальной.
Поскольку он создает ток, ВЫ должны преобразовать его в напряжение, добавив выходной «нагрузочный резистор» Rout.
Для 5 В при 100 А, так как это дает 50 мА на выходе
R = V/I = 5 В/0,050 А = 100 Ом.
Это дает 5 В при 100 А на входе и, например, 1 В на 20 А на входе и т. д. для одного витка первичной обмотки = провод через сердечник.

По мере увеличения Vвых вы начинаете насыщать ядро. Сохранение Vout на разумно низком уровне улучшает линейность.

Тяжелое, но полезное чтение:

SCT 30A CT Более низкая текущая версия вашей.

---

Члены семьи. Ваш похож на тот, что вверху слева в таблице, НО выходной ток 50 мА. .

ВЫХОДЫ НАПРЯЖЕНИЯ работают ТОЧНО так же, за исключением того, что «резистор перегрузки» уже включен в ТТ.

Ага!!!

ТТ (трансформатор тока) — это «обычный трансформатор», используемый необычным образом.

Они обычно используются с «одновитковой первичной обмоткой», которая получается путем пропускания провода через отверстие в сердечнике. С трансформаторами тока в «режиме тока» с 1-витковой первичной обмоткой они дают заявленный меньший ток на выходе, когда заявленный больший ток протекает в одновитковой первичной обмотке. Для трансформатора 1 100 А: 50 мА первичная обмотка имеет 1 виток, а вторичная —
1 x 100 А / 0,050 А = 2000 витков.

Никакого волшебства — просто перестройка мозга.

Для идеального трансформатора без потерь с соотношением витков 1:N:
Vout/Vin = N …. 1
Iin/Vout = N …. 2 <- обратите внимание, что вход и выход поменяны местами
Vin x Iin = Vout x Iout …. 3
Iout = Vout / Rload .. .. 4
Iin = Iout/N = Vout/Rload/N …. 5

Если вас не устраивают приведенные выше 5 формул, либо примите их как стандартные, либо обратитесь к Google.
Когда все будет хорошо, продолжайте. У нас нет проблем с верой в эти уравнения (возможно, с небольшими расчетами), НО мы упускаем из виду последствия.

Обычно мы устанавливаем Vin и Vout и позволяем току регулироваться по мере необходимости.

НО с идентичным трансформатором давайте вместо этого установим Iin и Rload и N и посмотрим, что вы можете получить.

Подробнее позже . ..

\$\конечная группа\$

10

\$\начало группы\$

Трансформатор тока представляет собой трансформатор напряжения и имеет коэффициент трансформации. Это соотношение оборотов может быть 1:100 или 1:1000 или что-то в этом роде. Итак, давайте рассмотрим, что происходит, когда трансформатор напряжения используется в качестве трансформатора импеданса (как при использовании в качестве трансформатора тока).

Допустим, у вас есть нагрузочный резистор 100 Ом и соотношение витков 1:100. Импеданс, передаваемый на первичную обмотку (это толстый провод, по которому течет ток, который вы хотите измерить), преобразуется в гораздо более низкий импеданс за счет квадрата отношения витков.

Нагрузочный резистор на 100 Ом будет выглядеть как 10 мОм на первичной обмотке. Эти 10 мОм полностью подавляют (или, по крайней мере, предназначены для хорошо спроектированного ТТ) все токи намагничивания и надежно делают первичную входную обмотку ТТ похожей на резистор 0,01 Ом (в этом примере).

Сопротивление первичной обмотки представляет собой квадрат отношения витков, преобразующий нагрузочный резистор 100 Ом в 0,01 Ом.

Для 1 A RMS, протекающего через первичную обмотку (она же преобразованный нагрузочный резистор), происходит падение напряжения на 0,01 В RMS, а на вторичной обмотке это напряжение в 100 раз выше при 1 В RMS.

Если вы удалили нагрузочный резистор, вы волшебным образом не получите бесконечное напряжение, но вы получите значительно большее напряжение — оно ограничено / ограничено индуктивностью намагничивания первичного провода / сердечника, в котором вы измеряете ток. Эта индуктивность может быть 1 мГн, а при частоте 50 Гц сопротивление составляет 0,314 Ом. При токе 1 ампер (и без нагрузки) среднеквадратичное напряжение 0,314 В на первичной обмотке и среднеквадратичное значение 31,4 В на вторичной обмотке.

Суть трансформаторов тока в том, что они «преобразовывают импеданс» нагрузочного резистора до очень малого значения, которое численно подавляет индуктивность намагничивания первичной обмотки. настоящий трансформатор тока.

Без вторичной нагрузки, из-за индуктивности намагничивания, на большинстве трансформаторов тока с разомкнутой цепью вы никогда не получите больше, чем от нескольких десятков до нескольких сотен вольт. Я не исключаю, что на каком-нибудь малоизвестном ТТ можно выдать, может быть, тысячу вольт, но зачем производителю делать такую ​​высокую индуктивность намагничивания (и, следовательно, проницаемость сердечника). Это не имеет экономического смысла.

При измерении тока через ваш чайник выберите либо провод под напряжением, либо нейтральный провод — подключение обоих проводов не дает показаний, поскольку токи текут в противоположных направлениях, и магнитные поля компенсируются.

Секция EDIT

Рассматриваемый ТТ имеет масштаб 1:2000 со встроенным нагрузочным резистором 1 Ом, следовательно, он выдает среднеквадратичное значение 50 мВ при входном токе 100 А (среднеквадратичное значение). См. выдержку из соответствующего паспорта: —

При коэффициенте трансформации 2000 нагрузочный резистор 1 Ом преобразуется в первичное сопротивление 0,25 мкОм. Поскольку сердечник заявлен как ферритовый, вполне вероятно, что индуктивность первичного намагничивания намного ниже 1 мГн, как показано в моем примере выше. Вероятно, это больше похоже на 10 мкГн, а при частоте 50 Гц сопротивление будет около 3 мОм. Это, конечно, хорошо, потому что эффект нагрузочного резистора параллелен этому и, когда речь идет о первичной обмотке, полностью подавляет импеданс индуктивности намагничивания в 3 мОм.

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Как трансформатор может выдавать пропорциональный ток, если он ничего не знает о нагрузке?

Трансформатор тока преобразует ток.
Если соотношение оборотов равно \$N_p:N_s\$ (например, \$1:100\$), вы увидите текущее значение \$\dfrac{N_p}{N_s}\$, превышающее измеренное. Этот ток будет протекать через нагрузочный резистор, поэтому вы увидите напряжение, ток вторичной стороны, умноженный на нагрузочный резистор. 92}\$. Так как у трансформатора тока этот коэффициент слишком мал, он дает практически нулевую нагрузку на измеряемую сторону и, следовательно, не роняет на ней напряжение.
Но, если вы установите нагрузочный резистор 10M\$\Omega\$ и соотношение витков 1:100, отраженный нагрузочный резистор станет 1k\$\Omega\$. Ваш трансформатор больше не трансформатор тока; он стал трансформатором напряжения.

По существу, сопротивление отраженной нагрузки должно быть намного выше, чем индуктивное сопротивление намагничивания первичной стороны для точного измерения. Трансформатор напряжения должен иметь очень высокую индуктивность намагничивания (в идеале бесконечную), чтобы не потреблять ток без нагрузки, а трансформатор тока должен иметь очень маленькую индуктивность намагничивания, чтобы иметь очень небольшое падение напряжения (в идеале нулевое) при нулевой нагрузке. резистор (нагрузка). Но имейте в виду, что по мере того, как сопротивление отраженной нагрузки становится выше, ваш трансформатор будет иметь большее падение напряжения, и он будет вести себя больше как трансформатор напряжения. Резкой границы между трансформатором напряжения и тока нет. Прочтите этот ответ.

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

• «Как трансформатор может производить пропорциональный ток, если он не знает о нагрузке? Если я подключу резистор 10 МОм между соединениями, получу ли я 10 МОм * 5 мА = 50 кВ на резисторе?»

Теоретически да. Вот почему вы всегда должны нагружать или закорачивать вторичную обмотку трансформатора тока. Если вы этого не сделаете, вы рискуете разрушить трансформатор.

• «Как правильно?». Ответить на этот вопрос может только производитель.

Если у вас есть мост или счетчик LCR, вы сможете проверить, действительно ли устройство имеет внутренний нагрузочный резистор. Поскольку вы измеряете только 5 мкА, скорее всего, он есть, поскольку он шунтирует ток через ваш измеритель, что объясняет низкие показания.

• Причина высокой сек. напряжение:

1) Трансформатор тока:

Изобразите трансформатор тока без вторичной обмотки, как здесь. 9{−4}}{2×π×0,01} = 0,28 мH$$ При 50 Гц это соответствует импедансу 0,08 Ом или падению напряжения 8,8 В при 100 А. Если бы мы установили вторичную обмотку с теми же характеристиками, что и трансформатор тока в таблице данных, соотношение 1:2000, результирующее вторичное напряжение составило бы:

$$U_s = 2000×8,8 = 17,6 кВ !!!!$$

Если вы закорачиваете вторичный магнитный поток в результате этого вторичного тока, противодействует потоку, вызванному первичным током, эффективно компенсируя (по крайней мере, для идеального трансформатора) индуктивность с первичной точки зрения. Поскольку импеданс низок по сравнению с импедансом нагрузки (нагрузка 230 В переменного тока при 100 А составляет 2,3 Ом, что примерно в 30 раз превышает импеданс трансформатора тока), влияние на ток в цепи незначительно.