ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИВОЙ НАМАГНИЧИВАНИЯ ИТТ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТРАНСФОРМАЦИИ ТТ
Цель работы: определить коэффициент трансформации измерительного трансформатора тока, снять его ВАХ, определить параметры, при которых наступает насыщение сердечника трансформатора.
Оборудование и принадлежности
Трансформатор тока ТЛМ-10, 600/5; соединительные провода, гаечный ключ на 8 мм.
Краткие теоретические сведения: Трансформатор тока –это устройство, предназначенное для преобразования (для уменьшения) первичного тока до значений, удобных для измерения, управления и релейной защиты. Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в цепь с измеряемым переменным током. Значения первичных напряжений и токов изменяются в широких пределах у разных типов трансформаторов тока. Номинальные значения вторичных токов имеют только три значения: 1А; 2А; 5А. Ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока, пропорционален току, протекающему в его первичной обмотке.
Характеристики трансформатора тока ТПЛ-10:
1)Номинальное напряжение: 10 Кв
2)Наибольшее рабочее напряжение: 12 кВ
3)Номинальная частота переменного тока: 50 Гц
4)Номинальный первичный ток: 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400 А
5)Номинальный вторичный ток: 5 А
6)Количество вторичных обмоток: 2
7)Класс точности:
а)вторичной обмотки для измерения: 0,5; 0,5S
б)вторичной обмотки для защиты: 10P
8)Номинальная вторичная нагрузка:
а)вторичной обмотки для измерения при cos =0,8: 10VA
б)вторичной обмотки для защиты при cos =0,8: 15VA
9)Габаритные размеры мм: 400-215-160
10)Масса: 15кг
Трансформаторы тока широко используются для измерения электрического тока и в устройствах релейной защиты электроэнергетических систем, в связи с чем на них накладываются высокие требования по точности. Трансформаторы тока обеспечивают безопасность измерений, изолируя измерительные цепи от первичной цепи с высоким напряжением, часто составляющим сотни киловольт. К трансформаторам тока предъявляются высокие требования по точности. Как правило, трансформатор тока выполняют с двумя и более группами вторичных обмоток: одна используется для подключения устройств защиты, другая, более точная — для подключения средств учёта и измерения (например, электрических счётчиков).
Вторичные обмотки трансформатора тока (не менее одной на каждый магнитопровод) обязательно нагружаются. Сопротивление нагрузки строго регламентировано требованиями к точности коэффициента трансформации. Незначительное отклонение сопротивления вторичной цепи от номинала (указанного на табличке) по модулю полного Z или cos ф (обычно cos = 0.8 индукт.) приводит к изменению погрешности преобразования и возможно ухудшению измерительных качеств трансформатора. Значительное увеличение сопротивления нагрузки создает высокое напряжение во вторичной обмотке, достаточное для пробоя изоляции трансформатора, что приводит к выходу трансформатора из строя, а также создает угрозу жизни обслуживающего персонала. Кроме того, из-за возрастающих потерь в сердечнике магнитопровод трансформатора начинает перегреваться, что так же может привести к повреждению (или, как минимум, к износу) изоляции и дальнейшему её пробою.
Коэффициент трансформации измерительных трансформаторов тока является их основной характеристикой. Номинальный (идеальный) коэффициент указывается на табличке (шильдике) трансформатора в виде отношения номинального тока первичной (первичных) обмоток к номинальному току вторичной (вторичных) обмоток.
где I1н и I2н - номинальные значения первичного и вторичного токов соответственно, А.
При этом реальный коэффициент трансформации несколько отличается от номинального. Это отличие характеризуется величиной погрешности преобразования, состоящей из двух составляющих - синфазной и квадратурной. Первая характеризует отклонение по фазе, вторая отклонение по величине вторичного тока реального от номинального значения. Эти величины регламентированы ГОСТами и служат основой для присвоения трансформаторам тока классов точности при проектировании и изготовлении. Поскольку в магнитных системах имеют место потери, связанные с намагничиванием и нагревом магнитопровода, вторичный ток оказывается меньше номинального (т.е. погрешность отрицательная) у всех трансформаторов тока. В связи с этим для улучшения характеристик и внесения положительного смещения в погрешность преобразования применяют витковую коррекцию. А это означает, что коэффициент трансформации у таких откорректированных трансформаторов не соответствует привычной формуле соотношений витков первичной и вторичной обмоток.
Погрешность трансформатора тока зависит от его конструктивных особенностей;
· сечения магнитопровода,
· магнитной проницаемости материала магнитопровода,
· средней длины магнитного пути,
· значения потокосцепления I1*W1.
Погрешности трансформатора тока
Токовая погрешность или погрешность в коэффициенте трансформации, определяется как арифметическая разность первичного тока, поделённого на номинальный коэффициент трансформации и измеренного действительного значения вторичного тока
ΔI = I1/ nном - I2.
Токовая погрешность в процентах:
f = 100% ⋅ (I1 - (I2⋅nном))/I1
Фазовая или угловая погрешность определяется как угол сдвига вектора вторичного тока I2 относительно вектора первичного тока I1, и считается положительной, когда I2 опережает I1.
В зависимости от предъявляемых требований, выпускаются трансформаторы тока с классами точности 0,2; 0,5; 1; 3; 5, 10. Указанные цифры представляют собой допустимую токовую погрешность в процентах от номинального тока при нагрузке первичной обмотки током 100 - 120% для первых трех классов и 50-120% для трех последних. Только для трансформаторов тока классов точности 0,2; 0,5 и 1 нормируется допустимая угловая погрешность, которая составляет ±8,6%, ±17,2% и ±51,6% соответственно.
Погрешность трансформатора тока зависит от вторичной нагрузки (сопротивление приборов, проводов, контактов) и от кратности первичного тока по отношению к номинальному. Увеличение нагрузки и кратности тока приводит к увеличению погрешности.
При первичных токах, меньших номинального, погрешность трансформатора тока также возрастает, достигая значительных значений. Эта особенность трансформаторов тока, а именно зависимость погрешности от значения первичного тока, призывает быть осторожным при выводах, основанных на измерении слишком маленьких или очень больших, в частности аварийных значений первичных токов.
Трансформаторы тока класса 0,2 применяются для присоединения точных лабораторных приборов, класса 0,5 - для присоединения приборов учёта электроэнергии (счётчиков для расчёта платежей за электроэнергию), класса 1 — для всех технических измерительных приборов, классов 3, 5 и 10 — для релейной защиты.
Кроме рассмотренных классов выпускаются также трансформаторы тока со вторичными обмотками типов Д (для дифференциальной защиты), 3 (для земляной защиты), Р (для прочих релейных защит).
Токовые цепи измерительных приборов и реле имеют малое сопротивление, поэтому трансформатор тока нормально работает в режиме, близком к режиму КЗ. Если разомкнуть вторичную обмотку, магнитный поток в магнитопроводе резко возрастёт, так как он будет определяться только МДС первичной обмотки. В этом режиме магнитопровод может нагреться до недопустимой температуры, а на вторичной разомкнутой обмотке появится высокое напряжение, достигающее в некоторых случаях десятков киловольт.
Из-за указанных явлений не разрешается размыкать вторичную обмотку трансформатора тока при протекании тока в первичной обмотке. При необходимости замены измерительного прибора или реле предварительно замыкается накоротко вторичная обмотка трансформатора тока (или шунтируется обмотка реле, прибора).