Как подключить трехфазный счетчик через трансформаторы тока

Принцип работы и назначение измерительного трансформатора

Нужны достижения определенных показателей, при которых верно функционирует оборудование. Монтаж приборов нужно поручить опытным специалистами. Они должны обладать группой допуска к электротехническим работам как минимум третьего уровня. А перед монтированием трансформаторов тока (ТТ) нужно проверить механизм на присутствие изъянов. Они могут возникнуть в результате неправильной сборки или повреждений.

Измерительные трансформаторы превращают базовые сведения электрических цепей (напряжение или ток), сокращая их количество до предписанного значения. Работают аппараты по-разному. Это обусловлено их внутренним механизмом и предназначением.

Обозначение упрощает обращение с ними. Оно поможет выбрать наиболее подходящий механизм. Маркировка прибора обусловливается типом механизма. Например, ТТ свойственны такие обозначения, как: «Т» (1-ая буква) – трансформатор тока. А 2-ая буква в названии указывает на тип механизма.

Обозначения и их значения:

  •  «О»(опорный);
  • «П»(проходной);
  • «Ф»(фарфор);
  • «Ш»(шинный).

Третья буква обозначается вещество изоляции. Правильное изолирование токопроводящих деталей способствует безопасности.

Обозначения веществ изоляции и их значения:

  • Л (литой);
  • М (масляный);
  • Г (газовый).

После букв есть числовые обозначения. Эти обозначения указывают коэффициент трансформации, климат и класс изоляции.

Принцип действия данных устройств довольно простой. По первичной обмотке трансформатора, включенной последовательно, протекает фазовый ток нагрузки. За счет этого возникает электромагнитная индукция, создающая ток во вторичной обмотке устройства. В эту же обмотку осуществляется включение токовой катушки трехфазного электросчетчика.

В зависимости от коэффициента трансформации, ток во вторичной цепи будет значительно меньше фазного тока нагрузки. Именно этот ток обеспечивает нормальную работу счетчика, а снимаемые показатели умножаются на величину коэффициента трансформации.

Таким образом, трансформаторы тока или измерительные трансформаторы преобразуют высокий первичный ток нагрузки в безопасное значение, удобное для проведения измерений. Трансформаторы тока для электросчетчиков нормально функционируют при рабочей частоте в 50 Гц и вторичном номинальном токе в 5 ампер.

Поэтому, если коэффициент трансформации составляет 100/5, это означает максимальную нагрузку в 100 ампер, а значение измерительного тока – 5 ампер. Следовательно, в этом случае показания трехфазного счетчика умножаются в 20 раз (100/5). Благодаря такому конструктивному решению, отпала необходимость в изготовлении более мощных приборов учета.

Существуют определенные недостатки при таком подключении. Прежде всего, измерительный ток в случае малого потребления, может быть меньше стартового тока счетчика. Следовательно, счетчик не будет работать и выдавать показания. В первую очередь это касается счетчиков индукционного типа с очень большим собственным потреблением. Современные электросчетчики такого недостатка практически не имеют.

Особое внимание при подключение нужно обращать на соблюдение полярности. Первичная катушка имеет входные клеммы. Одна из них предназначена для подключения фазы и обозначается Л1. Другой выход – Л2 необходим, чтобы подключиться к нагрузке. Измерительная обмотка также имеет клеммы, обозначаемые соответственно, как И1 и И2. Кабель, подключаемый к выходам Л1 и Л2, рассчитывается на необходимую нагрузку.

Для вторичных цепей используется проводник, поперечное сечение которого должно быть не ниже 2,5 мм2. Рекомендуется применять разноцветные промаркированные провода с обозначенными выводами. Нередко подключение вторичной обмотки к счетчику осуществляется с помощью опломбированного промежуточного клеммника. Использование клеммника позволяет проводить замену и обслуживание счетчика без отключения электроэнергии, поступающей к потребителям.

Принцип измерительного и обычного трансформатора тока (ТТ) не имеют различия кроме точности передачи тока во вторичной обмотке. Не измерительные ТТ применяются в цепях токовой релейной защиты, однако, в любом случае принцип их работы одинаков. По первичной обмотке, включенной последовательно в линию, будет протекать электрический ток такой же, как и в нагрузке.

Иногда, это зависит от конструкции ТТ, первичной обмоткой может служить алюминиевая или медная шина, идущая от источника энергии, к потребителю. За счёт прохождения тока и наличия магнитопровода во вторичной обмотке возникает тоже ток но уже меньшей величины, который уже можно измерять с помощью обычных измерительных приборов, или же счётчиков.

Таким образом, данная манипуляция и установленный трансформатор тока обеспечивает не только возможность измерять большие тока, но и способствуют безопасности проведения таких измерений.

Интересным является тот факт что все ТТ выдают при определённом номинале, на который он рассчитан в первичной обмотке, всего лишь 5 Ампер во вторичной. Например, если номинальный ток первичной обмотки будет 100А, то во вторичной будет 5 А. Если оборудование более мощное и выбирается измерительный трансформатор 500А, то всё равно коэффициент трансформации выбран таким образом, что во вторичной обмотке будет опять-таки 5 Ампер.

Поэтому выбор счётчика здесь очевиден и несложен, главное, чтоб он был рассчитан на 5 Ампер. Вся ответственность лежит на выборе именно измерительного трансформатора. Ещё один важный фактор работы такой цепочки это частота переменного напряжения, она должна быть строго 50 Гц. Это стандартная величина частоты, которая чётко контролируется компанией поставщиком электроэнергии и её отклонение недопустимо для работы любого, применяемого в странах постсоветского пространства стандартного электрооборудования. По всей плане эта частота регламентируется другими величинами.

Одной из важных особенностей ТТ является также невозможность работы его без нагрузки, а когда это необходимо какими-либо мероприятиями, то стоит закоротить концы вторичной обмотки, чтобы не было пробоя.

Независимо от сопротивления потребителя (это может быть подключение к электросчетчику, защитному устройству, и прочему) сила тока остается неизменной и зависит только от нагрузки на первичную обмотку.

При размыкании вторичной обмотки трансформатора тока во время работы силовой линии, напряжение на контактах достигнет огромного значения (по закону Ома стремится к бесконечности). В результате могут выйти из строя полупроводниковые приборы измерения. Кроме того, есть риск повреждения изоляции обмотки трансформатора, и поражения персонала электротоком.

Таким подсоединением уравнивается потенциал вторичной обмотки и земли. Работа с приборами учета и контроля становится безопасной для персонала.

Как подключить трехфазный счетчик через трансформаторы тока

Конструктивное исполнение прибора оптимизировано для соединения со счетчиками, поэтому случайное использование трансформатора тока в иных целях исключено.

Можно сказать, что трансформатор тока для счетчика работает по принципу вала отбора мощности на двигателе. Только его использование не несет потери для основной линии электроснабжения.

Подключение трехфазного счетчика Меркурий 230 через трансформаторы тока

В электрических сетях, с напряжением 380 вольт, потребляемой мощностью свыше 60 кВт и током более 100 ампер, используется схема подключения трехфазного счетчика через трансформаторы тока. Данный вариант известен как косвенное подключение. Подобная схема дает возможность измерения высокой потребляемой мощности приборами учета, рассчитанными на низкие показатели мощности. Разница между высокими и низкими значениями компенсируется с помощью коэффициента, определяющего окончательные показатели счетчика.

Подключение измерительного трансформатора к счетчику может быть выполнено разными способами. Запрещается использовать трансформаторы тока с приборами учета, предназначенными для прямого включения в электрическую сеть. В подобных случаях вначале изучается сама возможность такого подключения, выбирается наиболее подходящий трансформатор, в соответствии с индивидуальной электрической схемой.

Если измерительные трансформаторы имеют различный коэффициент трансформации, они не должны подключаться к одному и тому же к счетчику.

Перед подключением необходимо внимательно изучить схему расположения контактов, имеющихся на трехфазном счетчике. Общий принцип действия электросчетчиков является одинаковым, поэтому контактные клеммы располагаются на одних и тех же местах во всех приборах. Контакт К1 соответствует питанию цепи трансформатора, К2 – подключение цепи напряжения, К3 является выходным контактом, подключаемым к трансформатору.

Чаще всего применяется наиболее простая схема раздельного подключения вторичных токовых цепей. К фазному зажиму от входного автомата сети подается фазовый ток. Для удобства монтажа с этого же контакта выполняется подключение второй клеммы катушки напряжения фазы на счетчике.

Выход фазы является окончанием первичной обмотки трансформатора. Его подключение осуществляется к нагрузке распределительного щита. Начало вторичной обмотки трансформатора соединяется с первым контактом токовой обмотки фазы счетчика. Конец вторичной обмотки трансформатора соединяется с окончанием токовой обмотки прибора учета. Таким же образом подключаются остальные фазы.

В соответствии с правилами выполняется соединение и заземление вторичных обмоток в виде полной звезды. Однако это требование отражено не в каждом паспорте электросчетчиков, поэтому во время ввода в действие иногда приходится отключать заземляющий шлейф. Выполнение всех монтажных работ должно происходить в строгом соответствии с утвержденным проектом.

Подключение счетчика через трансформаторы тока

Существует и другая схема подключения трехфазного счетчика через трансформаторы тока, применяемая очень редко. В данной схеме используются совмещенные цепи тока и напряжения. Возникает большая погрешность в показаниях. Кроме того, при такой схеме невозможно своевременно выявить обмоточный пробой в трансформаторе.

Большое значение имеет правильный выбор трансформатора. Максимальная нагрузка требует величины тока во вторичной цепи не менее 40% от номинала, а минимальная нагрузка – 5%. Все фазы должны чередоваться в установленном порядке и проверяться специальным прибором – фазометром.

Предлагаем ознакомиться  Как сделать тепловой насос для отопления дома своими руками: принцип работы и схемы сборки

Для учета электроэнергии в трехфазных цепях применяются счетчики особой конструкции, регистрирующие ее расход по каждой из фаз. Особенности рабочих режимов в силовых линиях вынуждают применять для снятия показаний специальные преобразователи – трансформаторы тока (ТТ). Прямое подключение трехфазного счетчика Меркурий, например, в такую цепь допускается лишь при одном условии. Наличие ограничений объясняется тем, что протекающие в контролируемой линии токи не должны превышать предельного значения в 60 Ампер.

Электросчетчики рассматриваемого класса представляют собой приборы учета, с помощью которых удается замерять расходуемую в трехфазных цепях энергию. К преимуществам этого типа электронных устройств относят:

  • возможность учета электроэнергии по различным тарифам;
  • допустимость эксплуатации в трехфазных сетях, включение в которые осуществляется напрямую или через трансформаторы тока;
  • возможность работы в индивидуальном режиме или в составе диспетчерского оборудования;
  • расширенный функционал, обеспечиваемый особенностями включения в общую энергосистему.

Приборы успешно эксплуатируются не только на промышленных предприятиях и других производственных объектах, но и в частных домах, где три питающих фазы используются довольно часто.

Схема подключения счетчика через трансформаторы тока Меркурий 230 предусматривает несколько способов его включения, отличающихся коммутацией линейных проводников: полукосвенное подключение; прямое включение; косвенный способ.

Полукосвенным называется вид подсоединения, при котором для снятия показаний применяется только один преобразователь – трансформатор тока, изготавливаемый в виде отдельного модуля. Это прибор позволяет понизить значение токовой составляющей, непосредственно воздействующей на исполнительный узел электросчетчика.

Прямое подключение

В простейшей схеме подключения счетчиков Меркурий 230 используется принцип прямого подсоединения его рабочих обмоток в разрыв фазных питающих проводов. Подключать таким способом электрические счетчики допускается лишь при условии, что ток, протекающий в контролируемых цепях, не превышает значения 60-ти Ампер. Это ограничение касается каждой из фаз, подлежащих обязательному учету.

Используется этот способ крайне редко, поскольку при трехфазном питании пусковые токи в электродвигателях, например, достигают нередко сотен Ампер.

Косвенное включение

При косвенном соединении электрический счетчик включается в контролируемую цепь по нескольким схемам, разработанным специально для данного способа. Одна из них – подсоединение посредством десяти отдельных проводящих жил. С ее помощью удается реализовать раздельный учет тока и напряжения, что повышает эффективность и безопасность работы прибора во всех режимах. Недостатком этого способа считается большое количество коммутационных элементов, снижающих надежность выполнения счетчиком своих функций.

К данной категории относится схема, позволяющая подключить счетчик к трехфазной трехпроводной сети посредством 2-х трансформаторов тока и 2-х преобразователей напряжения. При ее применении удается несколько сократить число необходимых коммутаций и повысить надежность и безопасность эксплуатации учетного оборудования.

При самом распространенном (полукосвенном) методе цепочки снятия показаний напряжения включаются напрямую, а токовые – через ТТ. В указанной ситуации важно научиться различать следующие способы коммутации:

  • Десятипроводная схема.
  • Семипроводный ее аналог.
  • Схема с совмещенными цепями.

В первом случае к распределительной коробке счетчика подводятся три провода от каждой из фазных линий плюс нейтраль и по две жилы от 3-х ТТ. К достоинствам этого подхода относят необязательность отключения питающей линии при необходимости замены электросчетчика или при проведении ремонтных работ. Кроме того, при этом способе коммутации повышается надежность его функционирования и безопасность эксплуатации. Недостаток этого метода – больше количество соединительных проводов.

При применении семипроводной схемы три ответных конца трансформаторов тока объединяются и соединяются с «землей» (10-3=7). Одновременно с удобством ремонта электрооборудования в данном случае уменьшается число коммутируемых проводов. Это упрощает монтаж и ремонт электрооборудования и заметно снижает риски при его эксплуатации в нормальных режимах.

Подключить электрический счетчик можно и по совмещенной схеме, когда цепи напряжения объединяют с токовыми отводами за счет установки перемычек в соответствующих точках трансформаторов. Обычно они устраиваются между отводами И1 трансформаторов тока и соответствующей фазной линией. Число соединительных проводников в этом случае остается тем же – семь жил.

Общие требования

Схемы подключения счетчиков через трансформаторы можно разделить на две группы: полукосвенного и косвенного включения.

При схеме полукосвенного включения, счетчик включается в сеть только через трансформаторы тока (ТТ). Такая схема, как правило, применяется для средних и крупных предприятий которые питаются от сети 0,4кВ и имеют присоединенную нагрузку свыше 100 Ампер.

При схеме косвенного включения, счетчик включается в сеть через трансформаторы тока (ТТ) и трансформаторы напряжения (ТН). Такие схемы применяются, как правило, для крупных предприятий имеющих на своем балансе трансформаторные подстанции и другое высоковольтное оборудование которое питается от сети выше 1кВ.

Как видно на картинке выше выводы №1, 3, 4, 6, 7 и 9 используются для подключения токовых цепей (от трансформаторов тока), а выводы №2, 5, и 8 — для подключения цепей напряжения (от трансформаторов напряжения — при косвенной схеме включения либо напрямую от сети — при полукосвенном включении). 10 вывод, как и 11 (при его наличии), служит для подключения нулевого проводника к счетчику.

В соответствии с п. 1.5.16. ПУЭ класс точности трансформаторов тока и напряжения для присоединения расчетных счетчиков электроэнергии должен быть не более 0,5.

Кроме того в соответствии с п.1.5.23. ПУЭ цепи учета (цепи от трансформаторов до счетчика) следует выводить на самостоятельные сборки зажимов или секции в общем ряду зажимов. При отсутствии сборок с зажимами необходимо устанавливать испытательные блоки. При этом токовые цепи должны выполняться сечением не менее 2,5 мм 2 по меди и не менее 4 мм 2 по алюминию (п.3.4.

Начнем с классификации

Как и любой электроприбор, подобрать трансформатор можно по параметрам и установочным характеристикам:

  • Назначение: измерительный, управляющие и лабораторные. Нас интересует, как подключить измерительный вариант.
  • Номинальное напряжение первичной обмотки, один из основных параметров: до 1000 В или свыше 1000 В.
  • Конструкция первичной обмотки. Одновитковые, многовитковые, стержневые, шинные, катушечные. От конструкции первички зависит способ монтажа. Как подключить трехфазный счетчик через трансформаторы тока
  • Способ установки: трансформаторы могут встраиваться в электроустановку, накладываться на силовые шины, монтироваться в распределительные шкафы или трансформаторные подстанции. Кроме того, существуют переносные приборы для организации контроля или временного учета электроэнергии.
  • Тип монтажа: в зависимости от выбранного способа установки и подключения, монтаж может быть проходным или опорным. На иллюстрации проходной тип монтажа. Как подключить трехфазный счетчик через трансформаторы тока
  • Количество ступеней трансформации. При работе с высоким напряжением, может потребоваться каскадное снижение выходных параметров. При этом можно выбирать, куда подключать измерительные (управляющие) приборы: на один или несколько каскадов трансформации.
  • Тип изоляции между обмотками и сердечником. Как и в обычных трансформаторах: сухая (керамика, бакелит, некоторые виды пластмасс) или мокрая (классическая бумажно-маслянная). Современные компактные трансформаторы заливаются компаундом. Параметр учитывается при выборе температурного режима эксплуатации: высокий нагрев или наружная установка при минусовых температурах.

Установка счетчика с трансформаторами тока

С учетом параметров электрических счетчиков, и значения напряжения на линии, выбираем коэффициент трансформации. Он должен обеспечивать максимальную точность измерения трехфазного счетчика, при соблюдении мер безопасности.

Как подключить трехфазный счетчик через трансформаторы тока

Согласно требованиям ПУЭ (правил устройства электроустановок), необходимо оставлять запас коэффициента трансформации на превышение допустимой нагрузки. При максимальной нагрузке на линии, ток во вторичной обмотке не должен быть ниже 40 % от номинального тока счетчика. Соответственно при минимальной нагрузке этот показатель составит 5 %.

Зная расчетные параметры силовой линии и возможного потребления тока, можно рассчитать коэффициент трансформации.

Перед вводом в эксплуатацию, обычно производится испытательный монтаж на тестовую колодку. Моделируются рабочие условия эксплуатации объекта, при соблюдении мер безопасности испытываются аварийные режимы.

После проведения тестовых измерений на дублирующих счетчиках, проводится окончательный расчет коэффициента преобразования. Затем составляется акт переноса показаний на счетчики с учетом параметров трансформатора.

Мы знаем, что для обеспечения завышенного коэффициента трансформации, необходимо обеспечить следующее условие:

  • при загрузке силовой (основной) линии на 25 %, во вторичной обмотке сила тока не превысит 10 % от расчетной.

Условия задачи: расчетный ток в режиме нормальной загрузки оборудования составляет 240 А. Устанавливаем параметры аварийного режима: коэффициент 1.2. Значит, сила тока при перегрузке равна 288 А. Номинальная сила тока счетчика составляет 5 А.

Как подключить трехфазный счетчик через трансформаторы тока

По рекомендациям энергетиков, или в соответствии со справочными таблицами, выбираем трансформатор тока с коэффициентом трансформации 300/5.

  • Проводим расчет тока первичной обмотки при нагрузке 25 % от номинала. I1=240×25/100. Полученный результат: 60 А.
  • Проводим расчет тока вторичной обмотки при нагрузке 25 % от номинала. I2=60/(300/5). Полученный результат: 1 А.

Вторичный ток превышает 10 % от номинальной силы тока счетчика: 1 А > 0.5 А. При таких расчетах видно, что трансформатор тока для подключения конкретного счетчика подобран верно.

Предлагаем ознакомиться  Датчик движения для включения освещения

Длительная и надежная работа ТТ возможна при соответствии его конструкции:

  1. назначению. (Ориентируемся только на измерительные изделия);
  2. действующему напряжению электропроводки, которое может меняться от 220 вольт до высоковольтных величин;
  3. типу изоляции;
  4. допустимому способу монтажа (в закрытых распределительных устройствах или на открытом воздухе);
  5. величинам действующих токов, учитываемых коэффициентом трансформации;
  6. классу точности;
  7. ряду других требований.

Кроме этого придется уточнить конструкцию первичной обмотки, которая может изготавливаться:

  • стержневой или шинной;
  • с возможностью установки одного витка или нескольких.

Для работы разных цепей измерения, защит или автоматики внутри корпуса ТТ может быть выполнено несколько вторичных обмоток с разными характеристиками. Все их придется учесть, а ненужные надежно зашунтировать.

ГОСТ 7746-2001 таблицей 5 определяет значения 10 основных параметров, обеспечивающих надежную работу ТТ в качестве измерительных устройств для электрических счетчиков.

Более подробная информация изложена внутри этого ГОСТ.

Перед тем, как отдать предпочтение какому-то виду счетчика следует прочитать пункт 1.5.17 ПУЭ. Там написано, что объем вторичной обмотки не должен опускаться меньше 40% от установленного при самой большой нагрузке, ниже 5% при минимальной.

Стоит проследить за тем, чтобы была установлен лишь верный порядок фаз A, B, C. Фазометр определит это.

Еще стоит наблюдать за U и I. Первое значение должно быть равно напряжению или быть выше его, а второе, силе тока.

Прямым включением агрегата называется непосредственное присоединение к системе в 220 и 380 В. Данное монтирование счетчика в электрическую линию отличается простотой. Нужно подсоединить окончания кабеля с обеих сторон.

При обычном наборе приборов этот метод подключения себя эффективен.Но если среди приборов есть котел отопления, то метод нужно поменять на другой.

Однофазная цепь

Однофазная цепь состоит из двух шнуров. По одному из них ток поступает к пользователю, а по-другому идет обратно. При разъединении цепи ток не пройдет.

Узел счета — место соединения трансформатора тока с несущим проводником. Обычно им является электрошкаф со счетчиком.

Класс точности

Если верно выбрать ТТ, то покупатель сможет подключить замерные и защитные устройства к линиям высокого напряжения. Степень класса точности — самый важный параметр. Он указывает на погрешность измерения. Она не должна превышать критерии установленных государственных норм. Класс точности обусловливается базовыми особенностями.

В аппаратах промышленного применения применяются несколько видов точности: 0.1, 0.5, 1.0, 3.0 и 10Р.

Согласно ГОСТу, класс точности должен быть ориентирован на токовые погрешности. Например, для коэффициента в ± 40 необходим класс 0.5, а для ±80—класс 1.0. Необходимо заметить, что классы 3.0 и 10Р согласно правилам не нормируются. Буква “S” указывает на класс точности в границах 0.01-1.2. Класс 10Р применяется для защиты. Относительная полная погрешность нормирования не превышает 10%.

Разрешается применения аппаратов с классом точности 1.0. Но применять их можно лишь, если у счетчика класс точности в две единицы.

Замена трансформаторного устройства нужна, если:

  • электросчетчики с классом точности ниже 2.0. В частности, аппараты фиксирования с показателем погрешности 2,5;
  • просроченной датой обязательной проверки;
  • с прошедшим сроком использования;
  • отсутствует пломба государственной инспектирующей организации.

Класс точности и погрешность

Схема прямого подключения однофазного электросчетчика

Для обеспечения правильности учета показаний потребления электроэнергии, регламентирующими нормативами установлены следующие классы точности для токовых трансформаторов:

  • счетчики коммерческого учета: 0.2;
  • счетчики технического учета: 0.5.

Условия считаются выполненными, если реальная нагрузка на вторичную обмотку трансформатора не превышает номинально установленную нагрузку для данного класса точности.

Кроме того, параметры прибора должны обеспечивать токовую и угловую погрешность. Для нормальной работы устройств защиты и точного снятия показаний, токовая погрешность не должна превышать 10 %, а угловая 7°.

Iµ=I1 I2, остальные параметры и обозначения взяты из школьного курса физики. Проведя тестовые измерения, можно убедиться в соответствии (не соответствии) собранной схемы требованиям ГОСТ и ПУЭ.

Назначение трансформаторов тока простыми словами

Основная задача

Трансформатор тока (сокращенное общепринятое обозначение ТТ) создан для работы в электрических схемах как простой преобразователь, способный с высокой точностью пропорционально понижать токи высоких величин до номинальных вторичных значений без изменения частоты сигнала.

На его вход подается первичный переменный ток большой величины, а по выходной цепочке протекает уменьшенное, преобразованное значение нагрузки.

Этот процесс легко представить совмещенными графиками синусоид обоих токов с их отображением на простой векторной диаграмме единичной окружности.

Синусоида первичного тока I1, проходящего по силовым шинам, показана графиком с высокой амплитудой, которая может превышать, например, 100 или 200 ампер. Допустим, что она отстоит от начала координат на какой-то угол α.

Ее форма и величина станет преобразовываться в ТТ во вторичную величину I2 со значительно меньшей амплитудой, например, 1 или 5 ампер.

Графики синусоидальных гармоник легко упрощаются векторными выражениями, построенными на плоскости единичной окружности. Они облегчают понимание происходящих процессов, позволяют проще их анализировать.

Векторная диаграмма просто рисуется и наглядно показывает пропорции величин каждой составляющей и их направление.

Сейчас же сделаем простой вывод: в любой момент времени ti синусоида I2 повторяет форму сигнала I1 и отличается от нее строго на определенную величину, называемую коэффициентом трансформации Ктт.

Его так и записывают на шильдике корпуса: выражением отношения первичного тока, показанного на первом месте, ко вторичному, например, 200/5.

В принципе здесь используется та же технология и маркировка, что у обычного трансформатора напряжения, где вместо ампер показываются вольты.

Практическое применение

Трансформаторы тока создаются в качестве измерительных приборов, обладающих определенными метрологическими характеристиками. Они работают в цепях измерения и схемах защитных устройств.

Их оценивают классами точности по двум параметрам:

  1. Отклонению реальной амплитуды вторичного тока от расчетного значения, вычисленного по коэффициенту трансформации.
  2. Смещению по времени угла вторичной синусоиды ẟ относительно первичного сигнала.

Для сведения: в результате трансформации ТТ частота вторичного сигнала не меняется, остается прежней. Погрешности образуются только по углу ẟ и амплитуде, но они не существенны для измерений, осуществляемых в бытовой электропроводке.

Далее разбираемся с конструкцией и принципами работы.

Как устроены трансформаторы тока: краткие сведения для новичков

Конструкцию ТТ поясняет нижерасположенная картинка.

Внутри корпуса из негорючего диэлектрического материала, например, пластика, не поддерживающего горения, расположены:

  • первичная обмотка, выполненная шиной с отверстиями для болтового монтажа к силовой цепи;
  • магнитопровод, собранный из шихтованных пластин электротехнического железа;
  • вторичная обмотка, намотанная витками медного провода, поверх магнитопровода с изоляцией. Медь снаружи покрыта слоем лака с высокими диэлектрическими свойствами;
  • клеммные выводы для подключения монтажных проводов вторичной схемы.

Количество витков вторичной обмотки определяет величину коэффициента трансформации, а ее поперечное сечение подбирается по величине нагрузки в номинальном и аварийном режиме.

У отдельных измерительных ТТ вместо первичной обмотки сразу создается сквозное отверстие в корпусе, через которое пропускается силовая шина распределительного шкафа или мощный провод. Их так и называют: шинные.

Среди таких конструкций существуют модели с разъемным сердечником, позволяющим оперативно надевать и снимать ТТ, выполнять измерения без выполнения дополнительных подготовительных работ. По этому принципу работают обычные электроизмерительные клещи.

Я их показываю здесь потому, что они могут быть использованы для проведения тех же замеров, что и ТТ, стационарно установленные для подключения к электросчетчикам. По ним осуществляют контрольный замер первичной, да и вторичной нагрузки, проходящей по цепям измерения.

По первичной обмотке от электроснабжающей организации к потребителям течет силовой ток I1. Он преодолевает электрическое сопротивление подключенных шин.

Вокруг токопровода формируется вращающееся поле с магнитным потоком fe1, расположенным перпендикулярно движению вектора I1.

Он пронизывает железо магнитопровода, улавливается им. Внутри сердечника наводится магнитный поток F1.

Такая схема ориентации обеспечивает минимальные потери энергии, затрачиваемые на преобразования электромагнитных полей.

Магнитный поток F1, пересекая перпендикулярно расположенные ему витки вторичной обмотки, создает в них электродвижущую силу Е2. Под ее влиянием в замкнутой на измерительный прибор вторичной катушке по закону Ома возникает электрический ток I2.

I2 преодолевает полное сопротивление вторичной обмотки и подключенной к ней нагрузке. Ей может быть токовая катушка амперметра, электромагнитного реле или электросчетчика.

По обмотке измерительного прибора протекает синусоида, уменьшенная строго на величину коэффициента трансформации ТТ. Его величина задается во время проектирования устройств, а замеряется при наладках и проверках работы электрической схемы.

Что происходит при пробое или повреждении изоляции

Сердечник ТТ выполнен из электротехнической стали, обладающей хорошей проводимостью. Он покрыт диэлектрическим слоем, разделяющим первичные и вторичные электрические цепи, но связывает их магнитным потоком.

Этот слой может быть случайно поврежден по разным причинам. Тогда происходит стекание высокого потенциала первичной схемы на вторичную цепочку.

Предлагаем ознакомиться  Требования к блочно модульным котельным

Опасный потенциал способен не только повредить менее защищенное измерительное оборудование, но и нанести серьезные повреждения здоровью людей, вызвать у них электротравмы.

Для предупреждения этого явления все вторичные цепи ТТ подлежат обязательному заземлению.

Оно призвано безопасно отводить случайно возникающий потенциал с работающего оборудования на заземляющий контур здания и дальше.

Эксплуатация вторичных цепей ТТ без их заземления запрещена правилами безопасности электроустановок.

Чем опасен режим работы при разомкнутой вторичной цепи

ПУЭ предъявляет повышенные требования к монтажу и прочности вторичных цепей ТТ. Они должны выполняться медным проводом с сечением не менее чем 2,5 мм квадратных.

При прохождении тока I1 по первичной обмотке во вторичной схеме протекает энергия с очень большим потенциалом напряжения. В рабочем режиме она всегда замкнута накоротко, а если ее разомкнуть, то на разрыве сразу возникает высоковольтное напряжение в несколько киловольт.

Оно опасно как для низковольтного оборудования, так и людей, находящихся рядом. Поэтому ТТ, даже выведенные в резерв, запрещено оставлять с разомкнутыми выводами. На них всегда должна стоять надежная шунтирующая закоротка.

Работа вторичных цепей ТТ без их заземления, как и наличие в них разрывов и ненадежных соединений считаются грубыми нарушениями действующих правил безопасности.

ТТ массово используются не только в сети 0,4 киловольта, но и во всех высоковольтных схемах. Они выполняют не только задачи точного измерения текущих нагрузок, но и обеспечивают надежную работу систем защит и противоаварийной автоматики при возникновении аварийных режимов.

Обычно для всех цепей выше 1000 вольт ТТ изготавливают комбинированными устройствами, состоящими из одной силовой первичной обмотки и двух или более вторичных:

  • одна создается для выполнения наиболее точных измерений и подключается к амперметрам, ваттметрам, счетчикам, регистраторам и другим измерительным приборам;
  • другие применяются для надежной работы при возникновении аварийных режимов и используются в цепях релейных защит или автоматики (класс точности Р).

Трансформаторы тока высоковольтного оборудования, в соответствии с действующим напряжением электроустановки, могут располагаться в специальных закрытых ячейках или монтироваться на открытых распредустройствах.

Характеристики электросчетчика

Как подключить трехфазный счетчик через трансформаторы тока

К эксплуатационным показателям прибора Меркурий 230, полностью характеризующим его в качестве устройства учета, относят следующие возможности:

  • Отображение на дисплее данных по потребленной электроэнергии для любого из предусмотренных режимов работы: ночного, дневного, льготного и т. п.
  • Учет энергопотребления по одному из 4-х тарифных режимов с 16-ю зонами перекрытия по времени.
  • Подсчет и регистрация токовых и частотных параметров.
  • Контроль потребления через интерфейс (с центрального диспетчерского пункта).
  • Сохранение в памяти устройства до 10-ти важнейших событий, а также моментов пропадания отдельных фаз, превышения ими допустимых значений, дат вскрытия и изменений тарифного режима.

Как проверить трансформатор тока: практические наработки бывалого релейщика

Вернемся к конструкции ТТ и представим все, что способно в нем повредиться и мешать нормальной работе. Это:

  1. пробой диэлектрического слоя между обмотками, а также на корпус или магнитопровод;
  2. повреждение изоляции между витками вторичной обмотки, которое приведет к межвитковому замыканию и нарушению коэффициента трансформации;
  3. перепутывание направления навивки обмоток при монтаже за счет ошибок в маркировке или невнимательности персонала;
  4. механический износ контактов;
  5. обрывы провода.

Все проверки ТТ основаны на учете возможности возникновения этих дефектов и призваны обнаружить их появление. Первоначально всегда выполняется внешний осмотр, позволяющий визуально выявить наружные повреждения.

Собранные полностью токовые цепи должны иметь изоляцию не менее 1 мегаома (МОм). Для ее измерения применяют специальные приборы — мегаомметры. Требования к их конструкции оговорены в технической документации на ТТ. В подавляющем большинстве случаев их выходное напряжение — 1000 вольт.

Измерение изоляции не предназначенными для этих целей приборами, например,

современным цифровым мультиметром

, выполнять нельзя. У них низкая мощность выходного сигнала. Она не позволит выявить скрытые дефекты.

К измерениям допускается мегаомметр, прошедший метрологическую поверку и испытания изоляции.

Им измеряют электрическое сопротивление:

  1. корпуса относительно всех обмоток;
  2. каждой обмотки относительно всех других.

Собирается штатная схема включения трансформатора. Его первичная обмотка подключается к силовым цепям, а вторичная — к нагрузке. В обе обмотки устанавливаются точные измерительные приборы: токовые клещи или амперметры.

На силовую цепь подается напряжение так, чтобы по ней протекал ток I1 с величиной от 0,2 до 1,0 номинального значения. Показания приборов снимаются во всех обмотках.

По результатам измерений делят значение тока первичной обмотки на его величину во вторичной: рассчитывают коэффициент трансформации. При совпадении вычисленного Ктт с заданным техническим паспортом делается вывод об исправности ТТ.

При прогрузке трансформатор работает в реальных условиях. По правилам безопасности его вторичная обмотка должна быть заземлена. Не пренебрегайте этим требованием.

Если на ТТ смонтировано несколько вторичных обмоток, то все они до прогрузки должны быть надежно закорочены или подключены к приборам измерения.

Магнитопроводы многих высоковольтных ТТ нуждаются в заземлении. У них на клеммной колодке имеется специальный зажим с соответствующей маркировкой. Это требование тоже нельзя игнорировать.

Прогрузка с амперметром во вторичной цепи не позволяет выявить дефекты, связанные с нарушением полярности подключения обмоток. Но, использование вольтамперфазоиндикатора (ВАФ) с токовыми клещами поможет измерить угол отклонения вектора тока от начала координат, сделать достоверный вывод.

К сожалению, на практике часто довольно сложно воспользоваться методом прогрузки. Поэтому ТТ проверяют иными способами.

Оценка характеристики намагничивания

Исправность вторичной обмотки и магнитопровода позволяет оценить снятие вольтамперной характеристики (ВАХ) — зависимости величины напряжения в вольтах, замеренной на контактных соединениях вторичной обмотки, от значения, проходящего по ней тока намагничивания I2 в амперах.

Эти данные приведены в технической документации. Соответствие полученного графика заводским испытаниям свидетельствует об исправности ТТ. При повреждении магнитопровода или возникновении межвиткового замыкания обмотки график пойдет значительно ниже.

Схема сборки проверочного устройства выглядит следующим образом.

Амперметр и вольтметр должны быть электромагнитной или электродинамической системы для замеров действующих значений синусоид.

Современные нагрузочные устройства типа «Ретом» значительно облегчают сборку схемы для оценки вольтамперной характеристики намагничивания.

При этой проверке цепь первичной обмотки всегда должна быть разомкнута. Иначе график ВАХ буден построен с ошибками.

Как подключить трехфазный счетчик через трансформаторы тока

Непосредственно перед снятием ВАХ и после ее проверки необходимо размагничивать магнитопровод. Это действие выполняют плавным и равномерным увеличением тока во вторичной обмотке с последующим снижением (2-3 цикла).

Проверка полярности выводов вторичной обмотки электрическими методами

Если отсутствует маркировка на выводах, а их несколько, то принадлежность к каждой обмотке легко определить с помощью мультиметра посредством переключения его в режим прозвонки.

Концы проводов придется подписать, а затем каждой паре выводов определить полярность, соответствующую направлению вектора тока I1 первичной обмотке. Для этого собирается простая схема.

На вторичную обмотку подключается миллиамперметр магнитоэлектрической системы. Желательно, чтобы стрелка его шкалы имела возможность отклоняться вправо и влево от среднего значения, четко реагируя своим положением на направление протекающего тока по измерительной головке.

Однако вполне можно обойтись и стрелочным тестером (цешкой), где стрелка указывает только положительное направление тока. Просто придется быть более внимательным.

Затем на выводы первичной обмотки подключается источник постоянного напряжения с небольшим сопротивлением. Это может быть батарейка или аккумулятор с лампочкой. Раньше, в среде электриков часто пользовались самодельной сборкой, называемой прозвонкой или «Аркашкой».

Зажим крокодил Аркашки цепляли произвольно на одну сторону разомкнутой силовой обмотки, а контактным выводом прикасались к противоположной стороне шины. Обращали внимание на полярность источника: где находится « » батарейки.

За счет подключения источника напряжения к замкнутой цепи в ней по закону Ома начинает протекать электрический ток.

Как подключить трехфазный счетчик через трансформаторы тока

Его импульс на замыкание трансформируется во вторичную обмотку и воздействует на стрелку миллиамперметра: она отклоняется. Когда ее движение направлено вправо, то это означает, что вектора токов в первичной и вторичной обмотках совпали.

Теперь потребуется отвести батарейку и наблюдать за движением стрелки. Она отклонится влево. Оба этих фактора позволяют сделать вывод и промаркировать выводы И1 и И2: плюс батарейки указывает на клемму Л1, а миллиамперметра — на И1.

Когда стрелка при замыкании отклоняется вначале влево, а во время размыкания вправо, то это просто указывает на то, что токи в обмотках протекают в разных направлениях. Это тоже позволяет маркировать выводы.

Существуют и другие способы проверки полярности трансформаторов тока с помощью специальных проверочных устройств. Их наглядно показывает своим видеороликом Дмитрий, владелец канала «Заметки электрика». Рекомендую обязательно посмотреть.

Этим видеороликом буду заканчивать тему про трансформаторы тока для электросчетчиков. Она довольно обширная. Если у вас еще остались какие-то вопросы или имеется желание поделиться иным мнением, то воспользуйтесь разделом комментариев.

Супер отопление
Adblock detector