Призначення і принцип дії вимірювальних трансформаторів струму

Вимірювальний трансформатор струму – це пристрій, призначений для контролю і виміру напруги, струму, фази електричного сигналу в контрольованому колі. Він застосовується тільки в тих випадках, коли немає можливості використовувати стандартні прилади для визначення величини різних показників. Цей корисний прилад можна купити за порівняно невеликою ціною або виготовити своїми руками.

Загальні відомості

Перед тим як визначити, для чого потрібен трансформатор струму, необхідно детально вивчити його будову, призначення, різновиди та основні переваги. Вся ця інформація допоможе вибрати максимально ефективну модель для кожної конкретної установки.

Призначення і пристрій

Вимірювальний трансформатор використовується не так часто, як інші види цього приладу. Це обумовлено його вузькою спрямованістю, яка дозволяє максимально якісно виконувати покладену на нього функцію.

Призначення трансформатора струму може бути різноманітним. Найбільш часто використовують пристрої такого типу в наступних цілях:

1. Зменшення величини первинного струму до необхідних значень. Завдяки цьому з'являється можливість впровадження електронних лічильників, амперметрів і інших уніфікованих вимірювальних пристроїв.
2. Забезпечення гальванічної розв'язки між великим і маленьким напругою. Це дозволяє забезпечити обслуговуючий персонал від удару електричним струмом і інших неприємностей.

Пристрій токового трансформатора відрізняється своєю простотою та доступністю. У ньому може легко розібратися не тільки висококваліфікований електрик, але і новачок. Прилад включає в себе наступні складові частини:

1. Замкнуте сердечник. Він являє собою об'єднаний набір пластин, виготовлених з листової електротехнічної сталі.
2. Первинна обмотка, що має стандартну кількість витків.
3. Одна або дві вторинні обмотки.

Основні параметри

Технічні характеристики всіх вимірювальних трансформаторів струму описуються кількома основними параметрами. Вони обов'язково вказуються в паспорті пристрою або інший додається документації. Фахівці рекомендують за цими показниками вибирати модель приладу, яку майстер може встановити на ту чи іншу конструкцію. Головні параметри:

1. Номінальну напругу. Величина цього показника для кожної конкретної моделі трансформатора вказується в технічному паспорті. Залежно від різновиду приладу вона може становити від 0,66 до 1150 кВ.
2. Номінальний струм первинної обмотки. Цей важливий параметр можна знайти в технічній документації та літератури. Деякі виробники вказують його в паспорті. Величина струму залежить від виконання приладу і варіюється від 1 до 40 тис. Ампер.
3. Номінальний струм у вторинній обмотці. На відміну від попереднього показника, цей має стандартні значення (1 або 5 ампер). Трансформатори, які виготовляються за індивідуальним замовленням, можуть мати параметр, який буде дорівнює 2 або 2,5 А.
4. Коефіцієнт трансформації. Він являє собою значення, що показує співвідношення показників струму в первинної та вторинної обмотках. Професіонали розрізняють 2 різновиди цього коефіцієнта (дійсний і номінальний) і використовують їх в різних розрахунках.

Переваги і недоліки

Для того щоб краще зрозуміти принцип дії і призначення трансформаторів струму, необхідно розглянути всі достоїнства і недоліки цього пристрою. Позитивних сторін набагато більше, тому прилади користуються популярністю у споживачів.

Переваги вимірювальних трансформаторів:

• мінімальні витрати матеріалу на виготовлення сердечника і обмоток;
• невеликі розміри;
• малу вагу;
• тривалий термін служби пристрою;
• стійкість до намагнічування постійним струмом;
• високий технологічний запас по класу точності;
• дешевизна приладу.

Незважаючи на велику кількість переваг, у вимірювальних трансформаторів є і кілька недоліків. Їх обов'язково потрібно брати до уваги перед покупкою пристрою і початком його використання. В іншому випадку можна зіткнутися з різними труднощами, які ускладнять роботу приладу і збільшать ймовірність виникнення поломок.

Серед найбільш значущих недоліків виділяються такі:

• низька чутливість при малому струмі;
• залежність точності показань від зовнішніх магнітних полів;
• велика чутливість до коливань струму;
• високе споживання електроенергії самим пристроєм.

різновиди конструкцій

Вимірювальні струмові трансформатори випускаються різних типів. Всі вони мають одне і те ж призначення, але відрізняються складовими елементами і принципом дії. Кожна різновид застосовується для досягнення певних цілей, що дозволяє вибирати оптимальний варіант для кожного випадку.

котушкового типу

Цей вид вимірювальних трансформаторів вважається найбільш простим по конструкції. Свою популярність він придбав ще в радянські часи, коли не було більш якісних і ефективних пристроїв. Складається котушковий прилад з наступних елементів:

• захисний корпус;
• вторинна і первинна обмотка;
• клемна колодка;
• контакти;
• восьмёрочная або петлевая обмотка.

Такі трансформатори мають невеликі розміри і прийнятну ціну, яка обумовлена ​​можливістю механізації обмотувальних робіт. Незважаючи на це, прилади мають кілька значущих недоліків, які знижують їх популярність серед споживачів.

До них відносять:

• низьке розрядна напруга, яке стає наслідком слабкої катушечной ізоляції;
• можливість використання тільки при невеликих номінальних напругах (не більше 3 кВ);
• здатність працювати тільки при знижених вимогах до електричної міцності.

прохідний трансформатор

Ці пристрої вважаються найбільш часто використовуваними. Вони знайшли широке застосування в різних розподільних приладах, розрахованих на напругу від 6 до 35 кВ. Їх пристрій не відрізняється особливою складністю.

Конструкція складається з таких частин:

• литий епоксидний корпус;
• муздрамтеатр;
• первинна обмотка;
• вторинна обмотка.

Трансформатори цього типу цінуються за те, що дають можливість в закритих розподільних пристроях заощадити прохідний ізолятор. Серед інших переваг приладу виділяють такі:

• малі габарити;
• висока електродинамічна стійкість.

стрижневе пристрій

Стрижневі трансформатори часто називають одновітковимі. Головна їхня особливість – збільшення точності при підвищенні сили струму і зменшення – при зниженні. Вона обумовлена ​​тим, що первинна обмотка тільки один раз проходить через отвір сердечника, що призводить до чисельного рівності кількості ампер-витків і номінального струму.

Пристрій складається з наступних деталей:

• залізний муздрамтеатр (сердечник);
• стрижень прохідного ізолятора;
• вторинна і первинна обмотка.

У стрижневих трансформаторах токах сердечники можуть мати круглу або прямокутну форму. Від цього буде залежати довжина магнітного шляху, яка повинна мати певне значення для кожного конкретного випадку. У більшості ситуацій фахівці рекомендують використовувати круглі сердечники, які знизять магнітні втрати і збільшать ефективність пристрою.

Шинний прилад

Шинні трансформатори являють собою вироби, в конструкцію яких входять сердечники з вторинною обмоткою, а первинна – відсутня. У головній ізоляції приладу передбачено спеціальний отвір, через яке пропускається шина розподільного пристрою, що виконує роль первинної обмотки.

Цей різновид трансформатора дуже схожа на стрижневу. Лише при малих свідченнях напруги через отвір в осерді прокладають кілька витків провідника, що дає можливість отримати багатовитковому конструкцію приладу.

Основними перевагами шинного трансформатора вважаються:

• простота конструкції;
• легкість проведення монтажних, ремонтних і профілактичних робіт;
• можливість використовувати пристрій не тільки при малих номінальних токах, а й при високих (понад 2 тис. ампер);
• висока електродинамічна стійкість, обумовлена ​​стійкістю шинної конструкції.

схеми підключення

Для того щоб пристрій ефективно працювало і якісно виконувало покладені на нього функції, потрібно правильно його підключити. Для цього слід керуватися одним із стандартних схем, що дозволяють задовольнити вимоги власників обладнання. Тільки в цьому випадку можна домогтися бажаного результату і виконати роботу за максимально короткий проміжок часу.

Основні схеми з'єднання трансформаторів і обмоток реле:

1. Зірка. Цей варіант підключення передбачає установку трансформаторів струму у всіх фазах. Їх вторинні обмотки з'єднуються з відповідними елементами реле у вигляді зірки, а нульові точки – із загальним проводом. Така схема використовується тільки в захисних пристроях, що запобігають короткі замикання.
2. Неповна зірка. Єдина відмінність цього способу підключення від зірки – установка трансформаторів тільки в двох фазах.
3. Трикутник. Вторинні обмотки всіх трансформаторів послідовно з'єднуються один з одним за допомогою різнойменних висновків. До вершин утвореного трикутника підключаються реле, з'єднані в зірку. Цей варіант застосовується для дистанційних та диференціальних захистів.
4. Неповний трикутник. Відмінна риса цієї схеми підключення – використання вторинних обмоток, встановлених не у всіх фазах, а тільки в двох. Такий варіант застосовується для захисту двигунів від міжфазних коротких замикань.

Правила обслуговування

У більшості випадків термін служби вимірювального струмового трансформатора становить близько 20 років. Щоб продовжити цей термін на 10 і більше років, необхідно правильно обслуговувати пристрій і в потрібний час проводити профілактичні заходи.

Основні вимоги, Які потрібно дотримуватися для збільшення терміну служби трансформатора:

1. Необхідно регулярно проводити візуальний огляд на предмет наявності різних несправностей. Найчастіше це допомагає виявити більшість поломок на початковій стадії і швидко усунути їх.
2. Контролювати навантаження в первинних ланцюгах і намагатися не допускати перевищення максимальних значень.
3. Якщо в первинному ланцюзі є які-небудь контакти, то рекомендується ретельно оглядати їх на предмет наявності дефектів або видимих ​​пошкоджень.
4. Більшість поломок і коротких замикань виникає в результаті проблем із зовнішнім ізоляційним шаром. Він порушується через неправильне використання пристрою, скупчення бруду і вологи, а також впливу високих або низьких температур.
5. Всі профілактичні перевірки та ремонт слід проводити відповідно до чинних нормативів.
6. При виявленні будь-якої великої поломки або дрібної несправності необхідно відразу ж відключити електроживлення і виконати заміну приладу.
7. Пошкоджений трансформатор струму можуть ремонтувати тільки спеціальні служби, де працюють висококваліфіковані фахівці з великим досвідом роботи. Самостійний ремонт може стати причиною додаткових поломок, які неможливо буде виправити.

Вимірювальний струмовий трансформатор – це корисний пристрій, що дозволяє вимірювати і регулювати різні параметри системи.При правильному виборі приладу, його установці і дотриманні всіх рекомендацій професіоналів можна продовжити термін служби апарату, а також знизити ймовірність появи будь-яких проблем.