Призначення і принцип дії трансформатора струму

Призначення і принцип дії трансформатора струму

Людство значною мірою залежить від струму. Але просто так він не підпорядковується, необхідні спеціальні апарати. В якості оного виступає трансформатор струму. Чим він є і яке його призначення? Який принцип дії трансформатора струму? І наскільки він важливий?

Що таке трансформатор струму?

Під ТТ розуміють вимірювальний апарат, який необхідний, щоб перетворити струм. Конструктивно в трансформаторі первинна обмотка включена в ланцюг послідовно, тоді як вторинна має вимірювальні прилади, а також реле захисту і автоматики. ТТ є основним вимірювальним пристроєм в електроенергетиці. Обидві обмотки знаходяться в ізоляції. Вторинна під час експлуатації зазвичай має потенціал, який близький до "землі", що досягається шляхом заземлення одного кінця.

За допомогою трансформатора можна враховувати та вимірювати струм високої напруги, використовуючи прилади для низького. В кінці зводиться все до вимірювання первинного, значення якого записують в амперах. Слід відрізняти вимірювальний трансформатор струму від силового. Так, у першому індукція є непостійною і безпосередньо залежить від режиму експлуатації. Тому і вважаються універсальними трансформатори струму.

Призначення і принцип дії

Як все відбувається? Який принцип дії трансформатора струму? Через силову первинну обмотку, яка має певне число витків, протікає напругу, яка долає повний опір. Навколо котушки виникає магнітний потік, який може вловити магнітопровід. Його необхідно розташувати перпендикулярно щодо напрямку струму. Таким чином, буде втрачатися мінімум електроенергії під час її перетворення в електричну. Перетинаючи перпендикулярно розташовані витки вторинної обмотки, магнітний потік активує електродвигучу силу, під впливом якої і виникає струм, що долає повний опір котушки і вихідного навантаження. Разом з цим на затисках 2-го ланцюга виникає падіння напруги.

Тепер трохи про приватні випадки:

  • Принцип дії зварювального трансформатора базується на максимальній віддачі потужності. Його конструкція повинна витримувати високу напругу.
  • Принцип дії однофазного трансформатора базується на магнітному потоці. Так, якщо замкнути вторинну обмотку на якийсь опір, то при появі струму виникне рушійна сила. Якщо звернути увагу на закон Ленца, то можна зробити висновок, що магнітний потік буде зменшуватися. Але принцип дії однофазного трансформатора передбачає підведення постійного струму до первинної обмотки, в результаті чого зменшення магнітного потоку не відбувається.

Класифікація

Усі трансформатори струму (як для вимірювань, так і для захисту) піддаються класифікації за такими ознаками:

  • За родом установки.
  • ТТ, призначені для роботи в повітрі.
  • Трансформатори струму для функціонування в умовах закритих приміщень.
  • ТТ, призначені для вбудовування всередину електрообладнання.

Основні параметри

Трансформаторам струму висувають цілий ряд вимог. Вся необхідна інформація повинна бути зазначена в паспорті або доданій таблиці.

Ось їх короткий список:

  • Номінальна напруга може знаходитися в широкому діапазоні.
  • Номінальний первинний струм, який йде по 1-й обмотці. Вказуються значення для тривалої роботи апаратури.
  • Номінальний вторинний струм, що проходить по 2-й обмотці. Його якість позначається показником в 1 або 5 ампер.
  • Вторинне навантаження відповідає опору в зовнішньому 2-му ланцюгу і виражається в омах.

Обмеження

За термічною стійкістю:

  • I1т - розрахований на номінальну напругу вище 330 кВ.
  • I3т - застосовується в діапазоні значень 110-220 кВ.
  • I4т - використовується при напрузі, яка не перевищує 35 кВ.

Принцип дії трансформатора може залежати від матеріалу:

  • При виготовленні струмопровідних частин з алюмінію температура не повинна перевищувати 200 ° С.
  • Якщо деталі, що проводять струм, зроблені з міді або її сплавів і стикаються з маслом або органічною ізоляцією, то обмеження становить 250 ° С.

Також існують вимоги до механічних навантажень, які повинен витримувати трансформатор струму при швидкості вітру в 40 м/с. Принцип дії пристрою може трохи змінитися через конструктивні доповнення:

  • Якщо ТТ до 35 кВ, то це значення становить 500 ньютонів.
  • При значеннях в 110-220 кВ необхідна стійкість в 1000 Н.
  • При перевищенні 330 кВ вимога до механічних навантажень зростає до рівня 1500 ньютонів.

Небезпечні фактори при роботі з трансформатором струму

При роботі з ТТ необхідно бути надзвичайно обережним, оскільки існують значні ризики постраждати аж до летального результату. Отже, слід побоюватися:

  • Можливості ураження високовольтним потенціалом, що може трапитися в разі пошкодження ізоляції. Оскільки магнітопровід трансформатора струму зроблений з металу, то він має хорошу провідність і з 'єднує магнітним шляхом відокремлені обмотки ТТ (первинну і вторинну). Тому існує підвищена небезпека, що персонал отримає електротравми, або пошкодиться обладнання внаслідок дефектів в ізоляційному шарі. Щоб уникнути таких ситуацій, заземляють один із вторинних висновків трансформатора.
  • Можливість поразки високовольтним потенціалом через розрив вторинного ланцюга. Її висновки промарковані як "И1" і "І2". Щоб напрямок, за яким протікає струм, був полярним і збігався за всіма обмотками, вони завжди під час роботи трансформатора підключаються на навантаження. Це необхідно через те, що струм, що проходить за первинною обмоткою, має потужність високого потенціалу, який передається у вторинний ланцюг з незначними втратами. При розриві в таких випадках різко зменшуються показники через витік у зовнішнє середовище. При таких подіях значно прискорюється падіння напруги на даній розірваній ділянці. Потенціал, який сформується на розімкнутих контактах, при проходженні струму досягає декількох кіловольт. Таке значення є небезпечним для життя. Тому необхідно переконуватися, що всі вторинні ланцюги на трансформаторах струму надійно зібрані. А при виході з ладу встановлюються шунтуючі закоротки. Принцип дії трансформатора не терпить нехтування правилами безпеки, і отримати електротравму дуже легко.
  • Конструкторські рішення, які були використані в трансформаторах струму. Будь-який ТТ, як і всі електротехнічні пристрої, повинен вирішувати певні завдання, які виникають під час експлуатації електроустановок. Благо, промисловість пропонує значний асортимент. Але в деяких випадках буває краще вдосконалити наявну конструкцію з точки зору підприємства, ніж виготовляти щось нове, ніж багато хто і користується, не маючи достатнього досвіду. Без знання, що собою являє принцип дії трансформатора, наслідки такого втручання можуть створити ситуації, небезпечні для життя.

Ув 'язнення

У рамках статті ми обговорили призначення і принцип дії трансформатора струму. Як бачите, цей устрій є дуже важливим для нормального функціонування суспільства. Але разом з цим воно є і досить небезпечним, тому завжди варто дотримуватися обережності і без потреби не лізти всередину апарату, особливо тоді, коли працюють трансформатори струму. Призначення і принцип дії таких пристосувань були нами розглянуті настільки, наскільки це дозволив розмір статті. Проте все найважливіше ми вивчили.