Трансформатор тока: конструкция, схемы и его виды
Трансформатор тока — это электротехнический или электромагнитный инструмент, который предназначен для изменения тока с больших величин на меньшие (то есть на более удобные для его эксплуатации).
Для эффективного использования защитных систем линий электропередач необходим ее тотальный контроль. К слову, данный контроль осуществляется не с помощью простого трансформатора, а благодаря трансформатору тока, который способен отслеживать и регулировать величину тока первичных и вторичных обмоток.
Конструкция и устройство трансформатора тока
Итак, если говорить о конструкции трансформатора тока, то следует начать с его внешнего вида.
Прежде всего, обратим внимание на шину, сердечник и диэлектрический корпус, а точнее, на его наличие. Для кого-то это покажется странным, но без него в конструкции трансформатора не обойтись. При этом этот корпус по форме может отличаться: он может быть представлен и в цилиндрическом виде, и в прямоугольном, и в квадратном.
В середине корпуса располагается небольшой промежуток, служащий охвату проводов, которые выступают в качестве первичной обмотки.
Раз уж мы коснулись обмотки, то нельзя не сказать о внутреннем устройстве трансформатора и двух видах обмотки (смотреть рисунок).
Схема трансформатора тока
Схема трансформатора тока состоит из следующих важных элементов:
Обмотки трансформатора тока располагаются на повальном сердечнике (что играет роль в возникновении явления электромагнитной индукции).
Если говорить о сердечнике, то он выполняется при помощи электротехнического материала и играет роль магнитного провода.
Клеммы, в свою очередь, имеющие определенную маркировку, главным образом обеспечивают процесс входа и выхода тока с первичной и вторичной обмоток.
А вот реле трансформатора тока, подключенное к кабелю, обеспечивает правильное функционирование устройства, снижая величину тока до необходимого значения.
Подключение трансформатора тока
Подключение трансформатора тока в цепь может осуществляться сразу несколькими способами:
Схема 1
Итак, данная система состоит сразу из трех трансформаторов тока, которые обобщены и закреплены в одну звезду. Эту схему принято использовать в качестве цепной защиты от короткого замыкания (будь то многофазное или однофазное замыкание). В том случае, если по цепи проходит ток ниже установленного уровня реле (ka 1-ka 3), то режим работы будет считаться нормальным и цепная защита короткого замыкания не сработает.
Схема №1
Стоит сказать, что ток, протекающий в цепи от ka 0-реле, принято воспринимать в виде геометрической суммы тока (сумма всех 3-х его фаз) Если увеличить в какой-либо фазе ток, то защитная цепь короткого замыкания включится в работу (реле (ka 1-ka 3)).
Для отключения трансформатора в этой цепи и схеме необходимо по-просту приземлить ток.
Схема 2
Вторая схема подключения трансформатора тока в цепь имеет схожие черты с первой. Однако, есть существенные отличия, о которых нельзя не сказать. Итак, это структура, включающая несколько трансформаторов тока, как правило, используется в целях безопасности цепи от межфазного замыкания (важное замечание — электрическая цепь имеет нейтральную заземленность).
Схема №2
Данная система начнет работать в случае прохождения тока через реле (опять же ka 1-ka 3) и наличия не самых мощных элементов (потребителя и источника).
Схема 3
Пришло время поговорить и о схеме под номером три, не имеющей серьезных отличий от предыдущих. Она представляет из себя некое соединение в форме треугольника, где нормальный режим работы осуществляется путем проникновения тока в реле.
Схема №3
Как правило, эта структура применяется в электрических установках для проведения релейных ( релейных — означает дифференциальных, которые отличаются своей селективностью и быстротой действия).
Схема 4
И, наконец, последний — четвертый вид схемы.
Схема №4
Данная структура считается достаточно практичной и универсальной. Это связано с тем, что процесс подключения трансформатора тока в таком виде не только позволяет защитить электрическую цепь от однофазных/межфазных замыканий, но и способна повысить величину тока в необходимых реле.
Отключение также происходит путем заземления.
Основная схема подключения измерительного трансформатора тока
Плавно мы подошли к основной схеме подключения измерительного трансформатора тока.
На рисунках 1 и 2 трансформатор имеет обозначение “TA” с индексами и представлен в схемах с двухфазными и трехфазными обмотками. Стоит уточнить, что имея формы полной звезды и неполной, трансформаторы включены в изолированную, а самое главное нейтральную сеть.
Кроме того, добавим, что структура подключения этого “TA” применяется для защиты от замыканий цепи, а также регулирования баланса между фазами.
Принцип работы трансформатора тока
Принцип работы трансформатора тока основан на принципах электромагнитной индукции, которая действует в электрическом/магнитном поле. Более подробная информация представлена на рисунке:
Он преобразовывает начальное значение векторного тока, проходящего в электрической цепи, во вторичную величину (при этом важно учесть фактор пропорционального равенства между модулем и углом передачи тока).
Первичная обмотка устройства, имеющая некое число витков (W1), пропускает через себя ток (I1). Ток, в свою очередь, преодолевает некоторое сопротивление (Z1).
Рядом с данной катушкой происходит процесс образования магнитного потока (Ф1), регулируемый при помощи перпендикулярно-расположенных магнитных проводов (важное замечание — именно такое расположение может обеспечить минимальную потерю во время преобразования электроэнергии).
После пересечения перпендикулярных витков (W2) обмотки, (Ф1) — магнитный поток формирует силу электрического движения (Е2). Эта сила вызывает возникновение тока (I2) на обмотке (вторичной). А вот I2, который подключен к нагрузке выхода (Zн), преодолевает Z2 — сопротивление, и способствует образование меньшего напряжения на концах электроцепи.
Значение K 1 — коэффициент трансформации — определяется выражением: I1 / I2 (отношение первого вектора ко второму). Величина этого отношения вычисляется в начальных построениях проектирования устройства.
Различия между истинными показателями модели и расчетным результатом объясняется важным аспектом метрологии, которым является вид класса точности устройства.
Таким образом, коэффициент трансформации оказывает прямое влияние на длительность использования трансформатора тока. Не забудем о магнитном потоке (Ф2), который способствует уменьшению величины I2 в магнитном проводе вторичной обмотки.
Во время эксплуатации трансформатора тока нельзя забывать про возникновение нежелательных проблем, одной из которых является пораженческая способность пробоя изоляции (из-за высокого потенциала).
Так как магнитный провод трансформатора тока имеет металлический компонент в строении, у него есть отличные свойства проводимости, которые помогают ему соединить между собой первичную и вторичную обмотки.
Несмотря на то, что обмотки изолированы, у того, кто эксплуатирует трансформатор, все равно присутствует риск получения повреждений и травм от этого электрического прибора.
Для того, чтобы риски минимизировать, необходимо использовать заземление какого-либо вывода устройства (для предотвращения короткого замыкания из-за высокого потенциала). Кроме того, нужно сказать и про возможный разрыв на вторичной обмотке цепи из-за перенапряжения устройства.
Говоря о принципах работы трансформатора тока, скажем и о том, что к его главному предназначению следует отнести решение эксплуатационных задач электротехнических систем, ведь наша промышленность готовит огромный ассортимент выпуска электрических установок, которые не всегда обладают 100-процентным коэффициентом полезности.
А трансформатор способен этот КПД увеличить благодаря усовершенствованию схем и конструкций.
Идеальный трансформатор тока: уравнение
Идеальный трансформатор тока представляет из себя электромагнитное устройство, которое способно не допускать потерю энергию во время увеличения напряжения и во время рассеивания обмотков.
Итак, уравнение для такого трансформатора будет выглядеть следующим образом:
Виды трансформаторов тока
В современном мире существует огромное различных видов трансформаторов, которых можно классифицировать сразу по нескольким признакам.
По месту установки
Начнем с видов трансформаторов, которые классифицируются по месту установки:
По способу установки
Продолжим видами трансформаторов, которые классифицируются по способу установки:
По типу витков
Подошла очередь видов тех трансформаторов, которые классифицируются по типу витков:
По назначению
Заканчиваем видами трансформаторов, которые классифицируются по различным назначениям:
Достоинства трансформатора тока
Трансформаторы тока имеют огромное количество достоинств, о которых следует рассказать. Вот главные:
Применение трансформатора тока
Главной особенностью трансформатора является его способность преобразовать ток из одной величины в другую. Этим и можно объяснить его широкое применение в современном обществе.
Также данное устройство применяют в электрических источниках питания.
Кроме того, “ТТ” способен обеспечит некий контакт с землей и благодаря эффекту заземления обезопасить окружающих от переизбытка тока.
Если говорить о быте, то трансформатор тока используется в радиоэлектронике, в сварочных аппаратах и другой электротехнике.
Где приобрести трансформатор тока?
Как вы уже поняли из ранее прочитанного материала — трансформатор тока является очень востребованным прибором. Его широкое применение, прежде всего, объясняется качественными характеристиками, которые позволяют устройству выполнять различные электротехнические “задачи”.
Итак, трансформатор тока может понадобиться любому из нас. На случай, если это коснется и вас, то посоветую вам приобрести данный электромагнитный прибор (или его аналог) на Aliexpress (жми). Там, как всегда, хороший и богатый выбор, а также выгодные цены на товары.
А вот вашему вниманию старое, но познавательное видео:
Как правильно произвести установку трансформатора тока?
Трансформаторы тока (ТТ) применяются в энергетике, в качестве преобразователей в измерительных схемах и в релейной защите.
Гальваническая развязка вторичной и первичной обмотки ТТ позволяет безопасно измерить силу проходящего тока. 
Первичная обмотка ТТ включается в разрыв измеряемой линии (Рис. 1). Проходящей по первичной обмотке ток производит магнитный поток, который в свою очередь наводит ток во вторичной. Начало и конец первичной и вторичной обмотки обозначены как Л1, Л2 и И1, И2 соответственно. Величина тока вторичной обмотки определяется коэффициентом трансформации ТТ. Если в первичной обмотке ток течет от начала к концу, то во вторичной направление будет обратным.
Нормальным режимом ТТ считается наличие короткого замыкание на вторичной обмотке (подключение реле или измерительного прибора с небольшим внутренним сопротивлением). При разомкнутых выводах, на вторичной обмотке наводится большое опасное напряжение. Также при холостом ходе ТТ, происходит значительный нагрев сердечника, приводящий к повреждению изоляции.
Подключение ТТ к линии определяется конструкцией самого измерительного трансформатора.
ТТ с многовитковой первичной обмоткой устанавливаются в рассечку измеряемой линии.
Многовитковые трансформаторы тока делятся на:
(Рис.2). 
Одновитковые ТТ подразделяются на:
В одновитковых ТТ без первичной обмотки, измеряемая линия проходит внутри вторичной (Рис. 3). Конструкция последней бывает не разборной, известной как шинная (Рис. 3, а) и разборной (Рис. 3, б). 
В одновитковых ТТ с первичной обмоткой (Рис. 4) измеряемая линия подключается к собственной катушке трансформатора выполненной в виде прямого (Рис. 4, а) или U-образного проводника (Рис. 4, б). 
Правила установки трансформаторов тока.
В зависимости от характера реализуемой релейной защиты бывают нескольких видов.
Трансформаторы тока впервые появились в схемах релейной автоматики, когда основным коммутационным элементом были обычные электромеханические реле. Однако, в современных условиях, для цифровых схем управления, ТТ также широко применяются в виду их простоты конструкции и легкости установки.
Пишите комментарии,дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.
Подключаем трансформатор тока
Перед тем как разобраться с подключением трансформатора тока, нужно понять, что такое вообще трансформатор и зачем он нужен. Трансформатор — это электромагнитное устройство, которое предназначено для преобразования величины напряжения. При этом работа его возможна только с переменным напряжением или в крайнем случае с пульсирующим. Если к любому трансформатору подсоединить чистое постоянное напряжение, то на выходе его между выводами потенциал будет равен нулю. Всякий трансформатор состоит из первичной обмотки и одной или нескольких вторичных, в зависимости от его назначения и конструкции.
Назначение и конструктивные особенности
В свою очередь, трансформатор тока — это устройство работающее по принципу электромагнитной индукции и служащее для измерения тока в цепях высокого напряжения, а также для организации систем защиты электрооборудования. То есть для того чтобы измерять ток в цепях с опасным высоким напряжением, например, 6 кВ, нельзя амперметром просто произвести замер, это очень опасно как для персонала, так и для самого прибора. Поэтому основная задача трансформаторов тока — это разделение высоковольтных токонесущих частей и преобразование энергии которая безопасна и для персонала, и для оборудования. Трансформаторы тока (ТТ) широко применяются в релейных защитах на подстанциях и распределительных устройствах. Поэтому к их точности и подключению предъявляются высокие требования. Зачастую первичной обмоткой его служит любая токопроводящая шина или жила кабеля, вторичная обмотка выполняется одиночная или групповая, с несколькими выводами для цепей защиты, контроля и измерения. Также, через трансформаторы тока подключаются и элементы учёта — счётчики электроэнергии.
То есть по назначению трансформаторы тока можно разделить на четыре основные группы:
Одним из видов переносного устройства являются измерительные клещи. Ими очень легко можно измерять токи в цепях до 1 кВ. Правда, и по току их диапазон измерения очень небольшой, нагрузки в 1000 Ампер им будет измерять проблематично.
Как установить трансформатор тока
По роду и способу установки они делятся на:
Зачастую в цепях с маломощными двигателями и трансформаторами рассчитанных на 1 кВ и ниже установка трансформатора тока не требуется. Это всевозможные понижающие трансформаторы освещения, компрессоры, вентиляторы, обогревательные системы. Вообще, в быту трансформаторы тока устанавливаются крайне редко, разве что на трансформаторах, питающих целые районы или группы домов.
Трансформатор тока подключение
Рассмотрим несколько вариантов подключения трансформаторов тока в цепи трёхфазного напряжения.
Эта схема, где три трансформатора тока соединены в звезду, широко применена для защиты цепей от однофазных и многофазных коротких замыканий. Если в цепях протекает ток ниже того, на который настроены реле КА1-КА3, то это называется рабочим нормальным режимом работы и ни одна из защит не будет срабатывать. Ток, который протекает через реле К0 считается как геометрическая сумма токов всех трёх фаз. При увеличении тока в одной из фаз вырастит ток и в цепи защитного трансформатора сработает одно или несколько реле КА1-КА3, в зависимости от места повышения тока. Это необязательно случится при коротком замыкании, даже если нагрузка на контролируемом оборудовании будет выше номинальной, то произведёт отключение. Тем самым спасая дорогостоящее электрооборудование от ненормального режима работы. При замыкании на землю ток появится и в цепи реле К0, тем самым отключая электроустановку.
Схема с трансформаторами применяется для защиты от межфазных замыканий для организации цепей с заземлённой нейтралью. Схема с неполной звездой чаще всего используется для маломощных источников и потребителей, когда существуют и дополнительные виды разнообразных защит.
Такой вид соединения в треугольник, с одной стороны и в звезду с другой — используется в электроустановках для дифференциальной защиты.
Подключение трансформаторов тока, таким образом, даёт возможность защиты от межфазных замыканий и превышения тока в каждой из фаз, но отсутствует отключение при коротком замыкании на землю. Поэтому подключается так в исключительных очень редких случаях.
Монтаж трансформатора тока
Перед тем как выполнить непосредственно сам монтаж трансформатора тока необходимо провести его ревизию и проверку сопротивления изоляции. Если она низкая то есть менее 1 кОм на 1 Вольт, то для начала хорошенько просушите его с помощью тепловентилятора или другой тепловой пушки. Сопротивление изоляции стоит при этом проверять каждые полчаса. Во время ревизии также проверяют комплектность устройства, элементов крепежа, состояние фарфоровых диэлектрических частей и корпуса. Осмотреть нужно:
Перед тем как непосредственно начать монтаж трансформатора тока, конечно же, всё начинается с отключения высоковольтной установки, проверки отсутствия напряжения на токоведущих частях, а также установки переносных заземлений. Всё это является основными мерами безопасности персонала, производящего монтаж. Затем производится разметка в месте установки, и если необходимо то выполняются сверлильные работы в местах крепления конструкции. Если в помещении сыро, то стоит принять меры, препятствующие образованию коррозии (установка сушек и покраска контактных соединений). Запрещается установка трансформатора и монтаж, таким образом, чтобы их корпуса находились вплотную к друг, к другу. Расстояние должно быть не менее 100 мм.
Желательно если есть возможность то таблички с маркировкой должны быть видны из-за ограждений.
Главное правило подключения любого трансформатора тока, это запрет включения его в цепь без нагрузки на вторичной обмотке. Если нет возможности подключить прибор, то их необходимо соединить между собой, чтобы не возникло большое напряжение на ней, которое почти всегда приводит к выходу из строя измерительного устройства.
Подключение амперметров через трансформаторы тока
Для измерения силы тока как непосредственно включением прибора в цепь, так и при использовании трансформаторов тока служат амперметры. На рисунке приведена самая распространённая схема подключения. Первый рисунок «а» для однофазной цепи, «б» для цепей трёхфазного напряжения.
Монтаж силовых трансформаторов
Установка силового трансформатора должна выполняться специально обученными бригадами под руководством высококвалифицированных электротехнического персонала. Они должны иметь достаточный опыт по производству этих работ в чётком соответствии с ТТМ 16.800.723–80. Масляные трансформаторы, применяемые в силовых электроустановках, отправлять завод изготовитель может в следующих состояниях:
Все работы по монтажу трансформаторов выполняются в чёткой регламентированной последовательности
При этом монтаж трансформаторов лучше и безопаснее производить в светлое время суток.
Параллельное подключение трансформаторов
Параллельная работа их необходима для обеспечения большей мощности потребителям, которых они снабжают энергией. Для организации и включения силовых трансформаторов в параллель необходимо учесть пять основных правил и условий:
Перед тем как подключить трансформатор в такую параллельную работу необходимо убедиться в выполнении всех этих пунктов.
Если трансформатор подключить наоборот
Трансформатор — это уникальное устройство, которое может работать как в одну, так и в другую сторону. То есть, как повышающий трансформатор может стать понижающим, так и наоборот. Например, если он рассчитан на подключении к его первичной обмотке напряжения 6 кВ, а на вторичной при этом должно появиться 0,4 кВ, то он также может работать и в другую сторону. Если на вторичную обмотку будет подано 0,4 кВ, то на первичной появится 6 кВ. Эта особенность может быть очень опасной при проведении профилактических и текущих ремонтов этого оборудования. Обязательно отключение их и с низкой, и с высокой стороны. Нужно помнить это правило при подготовке рабочих мест.
Как подключить понижающий трансформатор
Чаще всего установка трансформатора требуется чтобы понизить напряжение. Поэтому, как правильно подключить трансформатор такого понижающего назначения, вопрос который звучит очень часто. При подключении этого устройства, главное правильно выбрать его в соответствии с:
Подключение диодного моста к трансформатору может быть выполнено если есть необходимость получения постоянного напряжения. Вот схемы подключения диодного моста к однофазной, или к трёхфазной сети.
Симметрирующий трансформатор
Если понижающий трансформатор нагружать неравномерно то произойдёт перекос фаз, что является отрицательно влияющим механизмом. Следствием такой работы и потребления электроприёмников будет увеличение потребления электроэнергии, а со временем сбои и преждевременное разрушение изоляции. Безопасность питающихся потребителей при этом будет под угрозой. Для того чтобы не допустить этого нужно симметрировать фазы, за счёт применения симметрирующих трансформаторов.
Как видно из схемы здесь есть дополнительная обмотка, которая должна выдерживать номинальной ток одной из фаз. Она включается в разрыв нулевого проводника, что приводит к неплохим результатам, то есть симметричному вырабатыванию равных токов в нагрузке.
