ОБЩАЯ ЭНЕРГЕТИКА Кафедра Энергетики, автоматики и систем коммуникаций Факультет

коммуникаций
Донского государственного технического
университета
Лекция 11

электроустановок от аварийных режимов, и электроизмерительных приборов к цепям переменного

тока высокого напряжения.
Кроме того, измерительные трансформаторы дают возможность расширять пределы измерения приборов, т.е. измерять большие токи и напряжения с помощью сравнительно несложных приборов, рассчитанных для измерения малых токов и напряжений.
В энергетике используют измерительные трансформаторы двух типов:
измерительные трансформаторы тока (ИТТ)
измерительные трансформаторы напряжения (ИТН).

приборов (например, ваттметров, счётчиков, фазометров) и амперметров, а также других

приборов, реагирующих на значение тока.
ИТН используются для подключения реле напряжения, вольтметров, обмоток напряжения различных реле и указанных выше приборов.
Вторичные обмотки ИТТ и ИТН всегда заземляются.
Измерительные трансформаторы изготовляют мощностью от пяти до нескольких сотен вольт-ампер; номинальный ток вторичной обмотки ИТТ 2,5 и 5 А, номинальное напряжение вторичной обмотки ИТН 100 В.

несколько вторичных - одни из них используются для подключения обмоток

реле, другие для подключения измерительных приборов. ИТТ включают в рассечку фазы.

окно магнитопровода.
В некоторых конструкциях магнитопровод и вторичная обмотка смонтированы

на проходном изоляторе, служащем для ввода высокого напряжения в силовой трансформатор или другую электрическую установку.
Первичной обмоткой трансформатора служит токопровод, проходящий внутри изолятора. Здесь 1 – клемма первичной обмотки – токопровода 3, 2 – замкнутый магнитопровод из ферромагнитного материала, 4 – вторичная обмотка.

необходимо знать одноимённые их выводы. Если принять произвольно за начало

Н первичной обмотки любой её зажим, то за начало Н вторичной обмотки принимают зажим, из которого вторичный ток направлен во внешнюю цепь в тот момент времени, когда первичный ток направлен от начала H к концу К. Заводы-изготовители обозначают начало и конец первичной обмотки ИТТ Л1 и Л2, а начало и конец вторичной обмотки И1 и И2.

первичной обмотке переменного тока в магнитопроводе создаётся магнитный поток ,

который наводит ЭДС во вторичной обмотке. Пусть вторичная обмотка замкнута на некоторую нагрузку , тогда в ней будет протекать ток . Этот ток согласно закону Ленца имеет направление, противоположное направлению первичного тока . Вторичный ток создаёт в магнитопроводе магнитный поток , который направлен встречно потоку .
В результате геометрического сложения потоков и в магнитопроводе устанавливается результирующий магнитный поток , составляющий несколько процентов от . Посредством потока и осуществляется передача энергии из первичной обмотки во вторичную.

в обмотках создаются магнитодвижущие силы (МДС):
в первичной обмотке F1=I1*W1 ,

во вторичной обмотке F2=I2*W2.
При отсутствии потерь энергии в ИТТ МДС F1 и F2 численно равны, но направлены в противоположные стороны. Такой ИТТ называется идеальным.

справедливо равенство

очень малы.
Поэтому он практически работает в режиме короткого замыкания,

при котором первичный ток I1 во много раз больше тока намагничивания (холостого хода) I0, и с достаточной степенью точности можно считать, что


где I2 — вторичный ток ИТТ,
kI — коэффициент трансформации.

преобразование тока сопровождается потерями энергии, расходуемой на создание магнитного потока

в магнитопроводе, на нагрев и перемагничивание магнитопровода, а также на нагрев проводов обмоток. Поэтому в реальных ИТТ первичная МДС должна обеспечить создание необходимой вторичной МДС, а также дополнительной МДС, расходуемой на намагничивание магнитопровода и покрытие других потерь энергии. Следовательно, для реального ИТТ уравнение имеет вид

первичного и вторичного токов, т.е. работает с погрешностью. Качество работы

ИТТ характеризуется: полной ε, токовой f и угловой погрешностями δ.

токе, которая определяется по формуле

пять классов точности: 0,2; 0,5; 1; 3 и 10. Приведенные

цифры соответствуют допускаемой для данного класса погрешности при номинальном значении тока.

, направление которого выбирается произвольно (в нашем случае по оси

ординат). Вторичная ЭДС при вторичной активно-индуктивной нагрузке опережает вектор тока на угол ; а ЭДС опережает поток - на угол 90 град.

рис. (здесь ИОi – измерительные органы - токовые обмотки реле).

– может быть использована от всех видов многофазных и однофазных

замыканий.
Соединение ИТТ полным треугольником – трёхфазная, трёхрелейная – ( б) – может быть использована от всех видов многофазных и однофазных замыканий.
Соединение ИТТ в фильтр токов нулевой последовательности (в). ИТТ устанавливаются в трёх фазах, одноимённые зажимы соединяются параллельно.

Для обеспечения безопасности работы обслуживающего персонала вторичную обмотку тщательно заземляют.

Условное обозначение трансформатора напряжения такое же, как двухобмоточного трансформатора.

работы ИТН является режим близкий к холостому ходу его вторичной

цепи. Первичная обмотка ИТН с числом витков включается на напряжение сети . В режиме холостого хода под действием напряжения по обмотке протекает намагничивающий ток , создающий в магнитопроводе магнитный поток . Магнитный поток, в свою очередь, наводит в первичной и вторичной обмотках ЭДС с действующими значениями соответственно

обмотке равен току намагничивания I1=I0. При этом U2=E2 и напряжение

U1 незначительно отличается от ЭДС E1. Следовательно,

(по сравнению с холостым ходом) тока I1. Появление тока во

вторичной обмотке увеличивает первичный ток по сравнению с током холостого хода на величину, пропорциональную вторичному току . Вторичный ток как бы проходит через первичную цепь с соответствующим пересчётным множителем .

Таким образом, вторичное напряжение отличается от приведенного первичного по значению

на и по фазе на угол . Поэтому ИТН имеет две погрешности: погрешность напряжения в %





и угловую погрешность, которая определяется углом  между векторами напряжений U2 и U1.

векторная диаграмма (в)

и тока вторичной цепи, соответственно, и . Обычно трансформаторы в

электроэнергетических установках имеют активно-индуктивную нагрузку; в этом случае вектор тока I2 отстаёт от вектора напряжения U2 на угол φ, причём 0<φ<90º. Вектор падения напряжения от вторичного тока на активном сопротивлении совпадает по фазе с вектором тока, а на индуктивном сопротивлении рассеяния - опережает его на 90º.

на ветви намагничивания от тока намагничивания I0. Ток намагничивания равен

геометрической разности первичного и вторичного токов

трансформатору напряжения, велики, то он практически работает в режиме холостого

хода.
В этом режиме можно с достаточной степенью точности считать, что


где U1, U2 — первичное и вторичное напряжения соответственно,
kU — коэффициент трансформации.

класса точности:
0,5;
1;
3.

Обозначение класса соответствует значению относительной

погрешности при номинальном напряжении .

соединены в звезду (верхняя) и разомкнутый треугольник (нижняя)

звезду с заземлением нейтрали, которое называется рабочим заземлением.
Для защиты цепей

ИТН от замыканий используются предохранители
(в цепях ИТТ они недопустимы).
Заземление вторичных обмоток называется защитным.

Поэтому в установках 500 кВ и выше в качестве ИТН

применяются ёмкостные делители напряжения с использованием конденсаторов высокочастотной связи.