Для чего нужен трансформатор

Для чего нужен трансформатор тока?

Определение

В первую очередь необходимо понять, трансформатор тока — что это такое. На самом деле сделать это достаточно просто, ведь каждый хотя бы раз встречался с подобным устройством и примерно представляет, как именно оно работает.

В трансформаторе первичный ток пропорционален вторичному, а когда устройство включается и начинает работать, первичный ток сдвигается на угол (хотя в градусах величина угла равна практически нулю и даже не доходит до одной целой единицы).

Первичная обмотка включена последовательно, вторичная замыкается на нагрузку, именно поэтому получаются пропорциональные величины. Также стоит учитывать то, что вторичная заземляется, а обе они полностью изолированы друг от друга, значит, не могут передавать напряжение или какие-либо заряды.

Назначение ↑

С учетом представленной выше конструкции можно выделить ряд функций. Вот несколько основных сфер, где трансформатор тока незаменим:

• он помогает измерить любым прибором подобные заряды. В первую очередь это касается силы тока, но — кроме амперметра — можно подключить и вольтметр, и другие приборы для измерения. Здесь переменный ток остается переменным, он просто становится более приемлемым для измерения, и с помощью данных приборов легко можно получить конкретное число единиц в определенной системе;
• изолирование необходимо в том случае, когда электрическая система достаточно мощная. Трансформаторы здесь нужны для стабильной работы. Поэтому возможно производить ремонтные и профилактические работы, не опасаясь за жизнь и здоровье персонала;
• преобразование переменного тока в такой же переменный ток подходящего значения Конкретные единицы подбираются таким образом, чтобы реле и защита устройства, которое будет подключено к конкретной электрической цепи, не перегорели и работали достаточно стабильно;
• изолирование реле необходимо для того, чтобы защитить сотрудников, которые регулярно проверяют и ремонтируют технику. Напряжение способно нанести вред, даже если не нарушена изоляция или же не было серьезных ошибок в технологии установки, а также при эксплуатации.

Каждый понимает, что ответ на вопрос, для чего нужен трансформатор тока, неоднозначный. В зависимости от конкретной ситуации, а также от вида самого трансформатора, они могут выполнять разные функции, однако самое главное заключается в том, что необходимость этого устройства не требует доказательств.

Особенности ↑

Основная особенность данного прибора в его применении. Это всего лишь две функции. Первая ориентирована на защиту, а вторая — на измерение. Отличительная особенность таких аппаратов заключается в точности. Она обязательна в любой ситуации, чтобы измерения или же защита давала конкретные единицы.

Обеспечивается стабильная работа только максимально четким контролем. Любая, даже самая небольшая ошибка может быть очень трагичной.

Нужно регулярно проверять эти устройства, а также понимать, для чего нужны трансформаторы тока.

Виды ↑

Есть несколько основных групп трансформаторов тока. Каждая из них имеет свои подгруппы.

По установке

Некоторые модели созданы специально для закрытых помещений, другие же применяются на открытом пространстве. Изначально конструкция подразумевает данные различия, которые необходимо учитывать. Есть модели для установки в проемах (это либо специальная полость в стене, либо любая, уже имеющаяся арка). Также есть и вторая группа приборов, которые устанавливаются только на опорную стену, иными словами, нужно найти достаточно прочную вертикальную поверхность.

В первую очередь это касается коэффициента. В зависимости от числа обмоток и некоторых других особенностей эта цифра может быть небольшой или же наоборот значительной. Также есть и ступени трансформатора тока.

По обмотке

Существуют одновитковые и многовитковые трансформаторы.

Инженерный центр «ПрофЭнергия» имеет все необходимые инструменты для качественного проведения испытания изоляции силовых трансформаторов, слаженный коллектив профессионалов и лицензии, которые дают право осуществлять все необходимые испытания и замеры. Оставив выбор на электролаборатории «ПрофЭнергия» вы выбираете надежную и качествунную работу своего оборудования!

Если хотите заказать испытание изоляции силовых трансформаторов или задать вопрос, звоните по телефону: +7 (495) 181-50-34 .

Трансформаторы тока и напряжения

Основы электротехники Нет комментариев

Без электроснабжения невозможно представить нашу жизнь. Чтобы электрическая система работала без сбоев или не пришла в негодность из-за неисправности в кабеле или в силовом оборудовании, её параметры необходимо контролировать, замерять. Диагностика, заключающаяся в проведении электрических измерений, способна выявить причины сбоев и вовремя устранить их. Для этого применяются приборы, измеряющие величины токов, напряжений, мощности.

Но если в электроустановках с низким напряжением возможно подключение измерительных приборов напрямую, непосредственно к измеряемому узлу, то в высоковольтных цепях проблематично отследить параметры без применения измерительных трансформаторов. В электроустановках напряжение доходит до 750 кВ и выше, а токи устанавливаются в десятки килоампер и более. Для «прямого» измерения потребовались бы громоздкое и дорогое оборудование, а иногда измерения вообще не возможно было бы произвести. Также, при обслуживании приборов, напрямую подключенных к сети высокого напряжения, персонал подвергался бы опасности поражения током.

Измерительные трансформаторы тока (ТТ) и напряжения (ТН) способствуют расширению пределов измерений обычных измерительных устройств и одновременно изолируют их от цепей высокого напряжения. Измерительные трансформаторы создаются с высоким классом точности. Во время эксплуатации их метрологические характеристики подлежат первичной и периодической поверке на правильность работы.

Наиболее часто в сетях переменного тока применяются электромагнитные трансформаторы. Они состоят из магнитопровода, первичной и одной или нескольких вторичных обмоток. ТТ преобразовывает замеряемый высокий ток в малый, а ТН — измеряемое высшее напряжение в низшее. Измерительные трансформаторы включаются в цепи между высоковольтным оборудованием и контрольно-измерительными приборами: амперметрами, вольтметрами, ваттметрами, приборами релейной защиты, телемеханики и автоматики, счетчиками энергии.

Зачем нужны измерительные трансформаторы напряжения

Измерительные ТН относятся к преобразователям электрической энергии, которые:

• трансформируют напряжение участка сети или установки в напряжение приемлемой величины для осуществления измерений с помощью стандартных измерительных устройств, питания релейной защиты, устройств сигнализации, автоматики, телемеханики;
• изолируя вторичные приборы и цепи, защищают оборудование от высокого напряжения и персонал, имеющего доступ к обслуживанию электроустановок, от поражения током.

Подключение ТН к высоковольтной части электроустановки осуществляется соединением его первичной обмотки «в параллель» к цепи высокого напряжения. Номинал вторичных обмоток трансформатора напряжения составляет обычно 100 В. Так как сопротивление измерительных приборов, подключаемых к вторичной обмотке, велико, током можно пренебречь. Поэтому основной режим работы ТН подобен режиму холостого хода типового силового трансформатора.

Трансформаторы напряжения и их конструкция

Трансформаторы напряжения подразделяются:

• по числу фаз: на одно- и трехфазные;
• по числу вторичных обмоток: двухобмоточный ТН имеет одну вторичную обмотку, трехобмоточный — две: основную и дополнительную;
• по назначению вторичных обмоток: с основной вторичной обмоткой, с дополнительной, со специальной компенсационной — для контроля изоляции цепи;
• по особенностям исполнений — на трансформаторы защищенного типа, водозащищенного типа (защита от капель и влаги), герметичные, со встроенным предохранителем и с антирезонансной конструкцией;
• по принципу действия и особенностям конструкций: на каскадные, ёмкостные, заземляемые и не заземляемые.

У каскадного ТН первичная обмотка разделена на несколько поочередно соединенных секций, передача энергии от которых к вторичным обмоткам происходит посредством связующих и выравнивающих обмоток. У ёмкостного ТН в конструкции имеется ёмкостный делитель. Заземляемый однофазный ТН — устройство, у которого один конец первичной обмотки должен быть заземлен. У заземляемого трехфазного ТН должна быть заземлена нейтраль первичной обмотки. Все части первичной обмотки не заземляемого ТН изолированы от земли.

Зачем нужны трансформаторы тока

Трансформатор тока — базовый измерительный аппарат в электроэнергетике, применяемый для преобразования тока первичной сети во вторичный стандартный ток величиной 5 А или 1 А. Первичная обмотка соединяется непосредственно с цепью высокого напряжения последовательным способом подключения. Вторичная обмотка включается во вторичные цепи измерений, защиты и учета. 5А — часто встречающийся номинал вторичной обмотки.

Принцип действия и конструкция трансформаторов тока

Первичная обмотка ТТ включается в разрез линейного провода (последовательно с нагрузкой), в котором измеряется сила тока. Вторичная обмотка замкнута на измерительное устройство с малым сопротивлением. Поэтому, в отличие от силового трансформатора, для которого режим короткого замыкания является аварийным, нормальным режимом для измерительного ТТ являются условия, близкие к КЗ, так как сопротивление во вторичной цепи у него мало.

Через первичную обмотку, имеющую определённое количество витков, течет ток. Вокруг катушки наводится магнитный поток, который улавливается магнитопроводом. Пересекая перпендикулярно ориентированные витки вторичной обмотки, магнитный поток формирует электродвижущую силу. Под влиянием последней возникает ток, протекающий по катушке и нагрузке на выходе. Одновременно на зажимах вторичной цепи образуется падение напряжения.

По конструктиву и применению ТТ условно подразделяются на несколько разновидностей:

• Опорные монтируются на опорной плоскости.
• Проходные используются в качестве ввода и устанавливаются в металлических конструкциях, в проемах стен или потолков.
• Встраиваемые размещаются в полости оборудования: электрических выключателей, генераторов и других электроаппаратов и машин.
• Разъемные не имеют своей первичной обмотки. Их магнитопроводы из двух половинок, стягиваемых болтами, можно размыкать и закреплять вокруг проводников под током. Эти проводники исполняют роль первичных обмоток.
• Шинные изготавливаются тоже без первичных обмоток — их роль выполняют пропущенные сквозь окна магнитопроводов ТТ токоведущие шины распредустройств.
• Накладные надеваются сверху на проходной изолятор.
• Переносные предназначаются для лабораторных и контрольных измерений.

По выполнению первичной обмотки ТТ подразделяются на одновитковые и многовитковые, а по числу вторичных обмоток — на устройства с одной обмоткой и с несколькими вторичными обмотками (до четырёх, пяти). По числу ступеней трансформации — на одноступенчатые и каскадные.

К общей классификации трансформаторов обоих типов относятся: количество коэффициентов трансформации (однодиапазонные и многодиапазонные), критерии по материалу диэлектрика между первичной и вторичной обмотками и по материалу внешней изоляции — маслонаполненные, газонаполненные, сухие, с литой, фарфоровой и прессованной изоляцией, с вязкими заливочными компаундами, комбинированные бумажно-масляные. ТТ и ТН устанавливаются на открытом воздухе, в закрытых и в подземных установках, на морских и речных судах, внутри оболочек электроустановок и связываются контрольными проводами и кабелями с оборудованием вторичных цепей. По диапазону рабочего напряжения выделяют трансформаторы, функционирующие в устройствах до 1000 В и выше 1000 B. Трансформаторы также классифицируются по классу точности.

Видео про трансформаторы тока

Кратко о назначении трансформатора тока, составе и особенностях конструкции, о схеме и принципе работы. Почему нельзя допускать размыкание вторичных цепей трансформатора тока без предварительного их замыкания накоротко? Почему на напряжение выше 330 кВ изготавливаются ТТ каскадного типа? Об этом и об измерительном трансформаторе тока для подстанции 750 кВ вы узнаете из видео.

Устройство трансформатора – разновидности конструкции, применение

При работе любой электрической схемы требуется изменение значений напряжения и тока. Если разница между величинами небольшая, задача решается с помощью резисторов.

Однако при сильном разбросе параметров, выделяется значительное количество тепла. К тому же такой способ приводит к потерям мощности, КПД прибора снижается.

Эффективным преобразователем тока или напряжения является трансформатор. Изменение величины напряжения происходит практически без потерь, энергия передается линейно, с сохранением входной и выходной мощности.

Важно! Преобразование может происходить в любую сторону. Существуют понижающие и повышающие трансформаторы.

Для чего нужен трансформатор?

1. Основное назначение – снижение напряжения при организации питания электроприборов. Централизованное энергоснабжение дает на входе величину 220 или 380 вольт.

Строить электрические схемы при таких величинах нерационально и опасно. Требуется организация защиты, размер элементов и проводников будет слишком большим. Поэтому на входе в большинстве приборов монтируется блок питания с понижающим трансформатором.

Затем происходит вторая ступень преобразования – три фазы 380 В и однофазное питание 220 В.

С помощью трансформатора (снова вспоминаем закон Ома) можно работать с большими токами, при невысокой входной мощности. Пример – сварочный аппарат.

При входной мощности 5 кВт (это достаточно много) и напряжении 220 вольт, сила тока может достигать 20 ампер. Для сварочных работ этого недостаточно.

Если преобразовать напряжение до величины 18-24 вольта, сила тока (при сохранении мощности) достигнет 200 ампер. Такие токи могут образовывать сварочную дугу и плавить металл.

Устройство и назначение силового трансформатора — видео.

Зачем еще нужен трансформатор?

Для поддержания заданной величины напряжения. Всем знакомо такое явление, как «просады» электроэнергии. При увеличении нагрузки, генерирующая система снижает величину выходного напряжения. Это можно скомпенсировать автотрансформатором.

Наглядное видео — как работает трансформатор.

Устройство и принцип действия трансформатора

Прибор работает исключительно по законам физики, на основе простых явлений. Никаких сложных схем управления и контроллеров, чистая механика. Именно простота физических процессов делает это устройство таким надежным.

Из чего состоит трансформатор?

• Магнитопровод. Фактически он является рамой, или корпусом прибора. Представляет собой замкнутую структуру из ферромагнитного материала, в которой можно индуцировать магнитное поле.

Важно! Исходное напряжение может быть только переменным. Постоянные токи не могут возбудить в магнитопроводе магнитное поле.

Разберем компоненты подробнее:

Магнитопровод

Для его изготовления требуется материал с хорошей магнитной проводимостью. Это может быть сталь с высоким содержанием кремния, либо феррит.
Конструктивно этот элемент может быть:

• Пластинчатым. Сечение набирается из тонких пластин одинакового размера.

В зависимости от инженерных расчетов, пластины могут иметь электрический контакт между собой, или быть изолированными с помощью электрокартона или лака. Для прочности листы стягиваются с помощью шпилек, или просто склеиваются между собой. Конструкция позволяет перебрать блок, меняя конфигурацию.

• Ленточным. Для создания объема, стержни магнитопровода наматываются из непрерывных полос железа.

Конструкция получается очень прочной, магнитный поток более стабильный, в сравнении с пластинами.

• Монолитным. Изготавливается из т.н. феррита – материала, состоящего из окислов железа в сочетании с другими материалами.

Метод изготовления – порошковое прессование. Высочайшая магнитопроводимость, хорошее рассеивание тепла.

По форме исполнения магнитопроводы бывают:

• Броневые. Выполнены в форме восьмерки закругленной формы, либо с прямыми углами

• Обмотки располагаются на центральном стержне. Отличное взаимодействие между витками, высокая мощность и громоздкие размеры. Магнитопровод такой формы является разборным, что упрощает установку обмоток.
• Стержневые. Выполнены в виде прямоугольника, квадрата или буквы «О» с прямыми стенками.

Обмотки могут наматываться как одна на другую, так и порознь – на разные стороны магнитопровода. Также бывают разборными, более компактные и менее мощные.

• Тороидальные. Неразборный сердечник выполнен в виде тора. Для обмоток используется вся площадь, за счет чего размеры поскромнее, при той же мощности. Потерь в магнитопроводе практически нет. Обеспечивают хороший теплоотвод с обмоток.

Единственный недостаток – трудно мотать обмотки. Для этого необходимо использовать специальные станки.

На первый взгляд все просто. Берем обычные провода, формируем катушку, надеваем на сердечник. Такие схемы применяются, на мощных трансформаторах. Проводник покрыт изоляцией, как правило бумажной, или с применением иного материала, который не размягчается при нагреве.

Например, в сварочных аппаратах, вторичная обмотка сильно нагревается, и пластиковая изоляция может расплавиться. Однако такие обмотки очень громоздкие, да и не всегда требуется такая высокая мощность. Чаще всего на первом месте стоит компактность.

Самый распространенный проводник – тонкая медная проволока, покрытая лаком. Отличная изоляция (при условии отсутствия повреждений) и размер обмотки зависит лишь от сечения проводника, толщина лака минимальна.

Система работает следующим образом:

На первичную обмотку подается переменное напряжение. Переменный ток возбуждает в сердечнике магнитное поле, которое в свою очередь индуцирует переменный ток на вторичной обмотке.

Преобразование происходит по закону Максвелла: разница величин напряжения прямо пропорциональна количеству витков. То есть, если на первичной обмотке 1000 витков и напряжение 220 вольт, то на вторичной обмотке в 100 витков индуцируется напряжение 22 вольта.

Это условная величина, работающая лишь в теории. На практике необходимо делать поправку на потери (тепло, сопротивление, несовершенство магнитопровода).

Обозначение трансформатора на схеме как раз демонстрирует его конструкцию.

Существуют варианты изготовления с несколькими вторичными обмотками, для экономии места.

Что из себя представляет трансформатор и как его проверить. Подробности в этом видео материале.

Итог:
Назначение трансформатора определяет его устройство. Универсальных конструкций нет, поэтому при выборе готового (или самостоятельном изготовлении) трансформатора, в первую очередь рассчитайте параметры и согласуйте их с условиями применения. Невозможно собрать мощный сварочник из компактного тора, равно как и мощный броневой преобразователь не уместится в блок питания для ноутбука.

Поделиться с друзьями:

Источники: http://energiatrend.ru/news/dlja-chego-nuzhen-transformator-toka, http://electricity-help.ru/osnovy-yelektrotekhniki/transformatory-toka-i-napryazheniya/, http://obinstrumente.ru/dlya-doma/poleznye-sovety/ustrojstvo-transformatora.html