Трансформатор тока характеризуется номинальным коэффициентом трансформации

где I₁ном и I₂ном- номинальные значения первичного и вторичного тока соответственно.

Схема включения трансформатора тока

Значения номинального вторичного тока приняты равными 5 и 1 А. Коэффициент трансформации трансформаторов тока не является строго постоянной величиной и может отличаться от номинального значения вследствие погрешности, обусловленной наличием тока намагничивания. Токовая погрешность определяется по выражению

Погрешность трансформатора тока зависит от его конструктивных особенностей; сечения магнитопровода, магнитной проницаемости материала магнитопровода, средней длины магнитного пути, значения I₁*W1. 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.

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, значительно меньших номинального, погрешность трансформатора тока также возрастает.

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 работает в 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).

Встроенный трансформатор тока: а - внешний вид;
б - установка трансформатора тока 2 на высоковольтном вводе 1

Трансформатор тока ТПЛ-10: 1 - сердечник Р; 2 - сердечник класса 0,5; 3 - литой корпус; 4 - выводы первичной обмотки; 5 - выводы вторичных обмоток; 6 - крепежный уголок; 7 - заземляющий болт; 8 - паспортный щиток; 9 - предупредительная табличка

Трансформатор тока ТПОЛ-10: 1 и 2 - сердечники; З - крепежное кольцо; 4 - стержень первичной обмотки; 5 - литой корпус; б - опорный фланец; 7 - выводы вторичных обмоток; 8 - выступы крепежного кольца; 9 - заземляющий болт

Шкала первичных токов (А): 20, 30, 40, 50, 75, 80, 100, 150, 200, 300, 400, 600, 800, 1000, 1500
Номинальный вторичный ток: 5А.

ТПОЛ-10 - трансформатор с двумя вторичными обмотками классов точности 0,5 - для измерений и 10р - для реле защиты.
Номинальная вторичная нагрузка при коэффициенте мощности 0,8:
вторичной обмотки для измерений - 10 В*А;
вторичной обмотки для защиты: - 15 В*А. Вес: 20 кг.

Трансформатор тока ТФЗМ-35: а - магнитопровод с обмотками; 1 - первичная обмотка; 2 - изоляция; 3 - трансформаторное масло;

б - внешний вид трансформатора тока; 1 - изоляция;
2 - фарфоровая покрышка 3 - трансформаторное масло; 4 - цоколь (основание); 5 - выводы вторичной обмотки; б - коробка выводов; 7 - заземляющая шина; 8 - крышка;
9 - дыхательный клапан;
10 - крепежный болт;
11 и 12 - выводы первичной обмотки:
13 и 14 - выводы секций первичной обмотки

Трансформатор напряжения предназначен для понижения высокого напряжения до стандартного значения 100 или 100/v3 В и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения. Схема включения однофазного трансформатора напряжения показана на рис.; первичная обмотка включена на напряжение сети U1, а к вторичной обмотке (напряжение U2) присоединены параллельно катушки измерительных приборов и реле. Для безопасности обслуживания один выход вторичной обмотки заземлен. Трансформатор напряжения в отличие от трансформатора тока работает в режиме, близком к холостому ходу, так как сопротивление параллельных катушек приборов и реле большое, а ток, потребляемый ими, невелик.

Схема включения трансформатора напряжения:
1 — первичная обмотка; 2 — магнитопровод; 3 — вторичная обмотка

Номинальный коэффициент трансформации определяется следующим выражением:

где U1ном и U2ном - номинальные первичное и вторичное напряжения соответственно.
Рассеяние магнитного потока и потери в сердечнике приводят к погрешности измерения

Так же как и в трансформаторах тока, вектор вторичного напряжения сдвинут относительно вектора первичного напряжения не точнона угол 180°. Это определяет угловую погрешность.

В зависимости от номинальной погрешности различают классы точности 0,2; 0,5; 1; 3.

Погрешность зависит от конструкции магнитопровода, магнитной проницаемости стали и от cosφ2, т.е. от вторичной нагрузки. В конструкции трансформаторов напряжения предусматривается компенсация погрешности по напряжению путем некоторого уменьшения числа витков первичной обмотки, а также компенсация угловой погрешности за счет специальных компенсирующих обмоток.

Суммарное потребление обмоток измерительных приборов и реле, подключенных к вторичной обмотке трансформатора напряжения, не должно превышать номинальную мощность трансформатора напряжения, так как в противном случае это приведет к увеличению погрешностей.

В зависимости от назначения могут применяться трансформаторы напряжения с различными схемами соединения обмоток. Для измерения трех междуфазных напряжений можно использовать два однофазных двухобмоточных трансформатора НОМ, НОС, НОЛ, соединенных по схеме открытого треугольника (рис. 4.13, а), а также трехфазные двухобмоточные трансформаторы НТМК, обмотки которых соединены в звезду (рис. 4.13, б). Для измерения напряжения относительно земли могут применяться три однофазных трансформатора, соединенных по схеме Y₀ /Y₀, или трехфазные трехобмоточные трансформаторы НТМИ или НАМИ (рис. б). В последнем случае обмотка, соединенная в звезду, используется для присоединения измерительных приборов, а к обмотке, соединенной в разомкнутый треугольник, присоединяется реле защиты от замыканий на землю. Таким же образом в трехфазную группу соединяются однофазные трехобмоточные трансформаторы типа ЗНОМ и каскадные трансформаторы НКФ.

Схемы соединения обмоток трансформаторов напряжения

По конструкции различают трехфазные и однофазные трансформаторы. Трехфазные трансформаторы напряжения применяются при напряжении до 18 кВ, однофазные — на любые напряжения. По типу изоляции трансформаторы могут быть сухими, масляными и с литой изоляцией.

Обмотки сухих трансформаторов выполняются проводом ПЭЛ, а изоляцией между обмотками служит электрокартон. Такие трансформаторы применяются в установках до 1000 В (НОС-0,5 - трансформатор напряжения однофазный, сухой, на 0,5 кВ).

Трансформаторы напряжения с масляной изоляцией применяются на напряжение 6 - 1150 кВ в закрытых и открытых распределительных устройствах. В этих трансформаторах обмотки и магнитопровод залиты маслом, которое служит для изоляции и охлаждения.

Следует отличать однофазные двухобмоточные трансформаторы НОМ-6, НОМ-10, НОМ-15, НОМ-35 от однофазных трехобмоточных ЗНОМ-15, ЗНОМ-20, ЗНОМ-35.

Назначение трансформаторов напряжения и их типы.

Трансформаторы напряжения (ТН) предназначены для понижения высокого напряжения до значения, равного 100 В, необходимого для питания измерительных приборов, цепей автоматики, сигнализации и защитных устройств.

Для питания защитных устройств применяются трехобмоточные трансформаторы с дополнительной вторичной обмоткой.

Применение трансформаторов напряжения позволяет использовать для измерения на высоком напряжении стандартные измерительные приборы, расширяя пределы измерения; обмотки реле, включаемых через ТН, также могут иметь стандартные исполнения.

Трансформатор напряжения изолирует измерительные приборы и реле от высокого напряжения, благодаря чему обеспечивается безопасность их обслуживания.

ТН применяются в наружных или внутренних электроустановках переменного тока напряжением 0,38 – 110 кВ и номинальной частотой 50 Гц от их работы зависит точность электрических измерений и учета электроэнергии, а также надежность действия релейной защиты и противоаварийной автоматики.

ТН с двумя вторичными обмотками предназначается не только для питания измерительных приборов и реле, но и для работы в устройстве сигнализации замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью.

Трехобмоточные трансформаторы серии ЗНОМ, НОМ и НТМИ, НАМИ предназначены для сетей с изолированной нейтралью, серии НКФ – с заземленной нейтралью.

Типовое обозначение трансформаторов напряжения расшифровывается следующим образом:

НКФ – трансформатор напряжения каскадный в фарфоровой покрышке;

НОМ – трансформатор напряжения однофазный масляный;

ЗНОМ – трансформатор напряжения однофазный масляный с заземленным выводом первичной обмотки;

НТМИ – трансформатор напряжения трехфазный масляный с дополнительной вторичной обмоткой (для контроля изоляции сети);

НАМИ – трансформатор напряжения антирезонансный масляный с обмоткой для контроля изоляции;

НТМК – трансформатор напряжения трехфазный масляный с компенсирующей обмоткой для уменьшения угловой погрешности;

Цифровая часть в обозначении трансформаторов напряжения обозначает – класс напряжения.