Определение погрешности трансформатора тока

МЭ-32_НалЭО_1 пара_2-56

Практическая работа №7

Определение погрешности трансформатора тока

ЗАДАНИЕ:

1. Составить конспект (текст, схемы, графики, таблицы).

Трансформатор тока (ТТ) имеет замкнутый магнитопровод 2 (рис. 1 ) и две обмотки — первичную 1 (с выводами Л1 и Л2 и числом витков W1)и вторичную 3 (с выводами И1 и И2 и числом витков W2). Первичная обмотка включается последовательно в цепь измеряемого тока I ₁, а ко вторичной обмотке могут присоединяются измерительные приборы, устройства автоматики или релейной защиты, обтекаемые током I ₂. Обязательным элементом конструкции ТТ является изоляция: изоляция между витками обмоток, изоляция обмоток от магнитопровода и изоляция между обмотками.

Рис. 1 Принципиальная конструкция трансформатора тока и подключение его к первичной и вторичной цепи.

Вторичная обмотка заземляется в одной точке, это заземление должно защитить вторичные цепи от высокого напряжения в случае пробоя изоляции между первичной и вторичной обмотками.

Трансформатор тока характеризуется номинальным коэффициентом трансформации

где I _1ном и I _2ном ^— номинальные значения первичного и вторичного тока соответственно. Коэффициент трансформации примерно может быть выражен через отношение чисел витков обмоток: K_I≈W₂/W₁. Чтобы ТТ уменьшал первичный ток, необходимо выполнение условия: W₂> W₁.

Значения номинального вторичного тока у ТТ могут быть 5 или 1 А. Соответственно первые называются пятиамперными ТТ, а вторые – одноамперными ТТ.

Коэффициент трансформации трансформаторов тока не является строго постоянной величиной и может отличаться от номинального значения вследствие токовой погрешности, обусловленной наличием тока намагничивания I₀. Для приведенных к одной стороне ТТ токов справедливо векторное равенство:

I ₁₌ I ₂+ I ₀

Ток намагничивания I₀ будет тем больше, чем больше будет магнитное сопротивление магнитопровода R_M=l/(sμ).

Кроме токовой погрешности, ТТ вносят в контролируемый ток и угловую погрешность δ, которая представляет собой угол между векторами первичного и вторичного токов. Эта погрешность зависит от отношения I₀/I₁ и выражается в радианах или минутах.

Токовая погрешность определяется по выражению:

Погрешность трансформатора тока зависит от его конструктивных особенностей: сечения магнитопровода (s), магнитной проницаемости материала магнитопровода (μ), средней длины магнитного пути (l). В зависимости от предъявляемых требований выпускаются трансформаторы тока с классами точности 0,2; 0,5; 1; 3; 10. Указанные цифры представляют собой токовую погрешность в процентах номинального тока при нагрузке первичной обмотки током 100—120% для первых трех классов и 50 —120 % для двух последних. Для трансформаторов тока классов точности 0,2; 0,5 и 1 нормируется также угловая погрешность δ.

Погрешность трансформатора тока зависит также и от вторичной нагрузки z₂ (сопротивление приборов, проводов, контактов) и от кратности первичного тока по отношению к номинальному(I₁/I_{1 ном}). Увеличения нагрузки и кратности тока приводят к увеличению погрешности.

При первичных токах, значительно меньших номинального, погрешность трансформатора тока также возрастет из-за пологого характера кривой намагничивания магнитопровода в этой области.

Трансформаторы тока класса 0,2 применяются для присоединения точных лабораторных приборов, класса 0,5 — для присоединения счетчиков денежного расчета, класса 1 — для всех технических измерительных приборов, классов 3 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 работаетв режиме, близком к режиму КЗ. Если разомкнуть вторичную обмотку, магнитный поток в магнитопроводе резко возрастет, 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).

Трансформаторы тока могут выполняться как отдельные аппараты или встраиваться в различное оборудование. Они могут встраиваться в выключатели баковых конструкций (тип ТВ), в силовые трансформаторы (тип ТВТ) и в генераторы (тип ТВГ).