1   2   3   4   5   6   7   8
Ім'я файлу: Лекция_1 (1).pdf
Розширення: pdf
Розмір: 1597кб.
Дата: 29.09.2021
скачати
Пов'язані файли:
bestreferat-376959.docx
Побризганова А.В. Атестація..docx
Звіт з технологічної практики.docx
referatbank-7918.doc
ТОТО 1.docx
sudebnaya-sistema-soedinennyh-shtatov-ameriki.pptx
план рус.docx
Стресостійкість у керівників.doc
Онищук М..pdf
ТВ.pdf
реферат 2 НАТО.docx
09161430_PAS_Tema_02.docx
797d5574c7ba9acdf11e08811fea9f16.doc
Ідеальний портрет людини - це його мова.docx

8 Лекция №8. Трансформаторы тока
Содержание лекции: назначение трансформаторов тока. Понятие погрешности ТТ, схемы их включения.
Цель лекции: изучить основные схемы подключения трансформаторов тока, классы точности.
Трансформаторы тока (ТТ) служат для разделения (изоляции) первичных и вторичных цепей, а так же для приведения величины тока к уровню удобному для измерения (стандартный номинальный ток вторичной обмотки 1 А или 5 А).
Устройство и схема включения ТТ показаны на рисунке 8.1. ТТ состоит из стального сердечника С и двух обмоток: первичной (с числом витков w
1
) и вторичной (с числом витков w
2
). Часто ТТ изготовляются с двумя и более сердечниками. В таких конструкциях первичная обмотка является общей для всех сердечников (рисунке 8.1).

41 а) с одним сердечником, б) с двумя сердечниками.
Рисунок 8.1- Устройство и схемавключения трансформаторов тока
Рисунок 8.2- Маркировка (обозначение) выводов обмоток трансформаторов тока
Первичная обмотка, выполняемая толстым проводом, имеет несколько витков и включается последовательно в цепь того элемента, в котором производится измерение тока, или защита которого осуществляется. К вторичной обмотке, выполняемой проводом меньшего сечения и имеющей большое число витков, подключаются последовательно соединенные реле и приборы.
Ток, проходящий по первичной обмотке ТТ, называется первичным и обозначается I
1
, а ток во вторичной обмотке называется вторичным и обозначается I
2
. Ток I
1 создает в сердечнике ТТ магнитный поток Ф
1, который, пересекая витки вторичной обмотки, индуктирует в ней вторичный ток I
2
, также создающий в сердечнике магнитный поток Ф
2
, но направленный противоположно магнитному потоку Ф
1
. Результирующий магнитный поток в сердечнике равен разности:
Ф
0
= Ф
1
– Ф
2
(8.1)

42
Магнитный поток зависит не только от значения создающего его тока, но и от количества витков обмотки, по которой этот ток проходит.
Произведение тока на число витков называется магнитодвижущей силой и выражается в ампервитках (А•вит.). Поэтому, выражение (8.1) можно заменить выражением:
F
0
= F
1
– F
2
(8.2) или
I
0
w
1
= I
1
w
1
– I
2
w
2
,
(8.3)
где I
0
- ток намагничивания, являющийся частью первичного тока, обеспечивает результирующий магнитный поток в сердечнике (в дальнейшем обозначается I
нам
);
W
1
, W
2
– число витков первичной и вторичной обмоток.
Поскольку при значениях первичного тока, близких к номинальному, ток намагничивания не превышает 0,5—3% номинального тока, то в этих условиях можно с некоторым приближением считать I
0
= 0. Тогда из выражения (8.3) следует:
I
1
/ I
2
=w
2
/w
1
(8.4)
Отношение витков w
2
/w
1

В
называется витковым коэффициентом трансформации ТТ.
I
1
/ I
2
=K
I
(8.5)
Согласно действующему стандарту, отношение номинального первичного тока к номинальному вторичному току называется номинальным коэффициентом трансформации.
Номинальные коэффициенты трансформации указываются на щитках ТТ, а также на схемах в виде дроби, в числителе которой – номинальный первичный ток, а в знаменателе – номинальный вторичный ток, например: 600/5 или 1000/1. Определение вторичного тока по известному первичному и, наоборот, производится по номинальным коэффициентам трансформации в соответствии с формулами:
I
2
= I
1
/K
1
;I
1
= I
2
K
1
(8.6)
Для правильного соединения ТТ между собой и правильного подключения к ним реле направления мощности, ваттметров и счетчиков, выводы обмоток ТТ обозначаются (маркируются) заводами-изготовителями следующим образом: начало первичной обмотки – Л
1, начало вторичной

43 обмотки – И
1 конец первичной обмотки – Л
2
, конец вторичной обмотки – И
2
При монтаже ТТ они обычно располагаются так, чтобы начала первичных обмоток Л
1 были обращены в сторону шин, а концы Л
2
– в сторону защищаемого оборудования.
При маркировке обмоток ТТ за начало вторичной обмотки Н: принимается тот ее вывод, из которого ток выходит, если в этот момент в первичной обмотке ток проходит от начала Н к концу К, как показано на рисунке 8.2.
При включении реле КA по этому правилу, ток в реле, как показано на рисунке 8.2, при включении его через ТТ сохраняет то же направление, что и при включении непосредственно в первичную цепь.
В нормальном режиме трансформаторы тока, вторичная обмотка которых замкнута на малое сопротивление токовых обмоток приборов и реле, работают в режиме близком к короткому замыканию.
Из условий безопасности персонала при пробое изоляции между первичной и вторичной обмотками, вторичные обмотки трансформаторов тока должны быть обязательно заземлены.
Заземление вторичных цепей трансформаторов тока выполняется в одной точке и, как правило, на ближайшей к ним клеммой сборке.
Коэффициент трансформации ТТ так же, как у ТН, не является строго постоянной величиной и из-за погрешностей может отличаться от номинального значения. Погрешности ТТ зависят, главным образом, от кратности первичного тока по отношению к номинальному току первичной обмотки и от нагрузки, подключенной к вторичной обмотке. При увеличении нагрузки или тока выше определенных значений погрешность возрастает и ТТ переходит в другой класс точности.
Для измерительных приборов погрешность относится к зоне нагрузочных токов 0,2 – 1,2 I
ном
. Эта погрешность именуется классом точности и может быть равна 0,2; 0,5; 1,0; 3,0. Требования к работе ТТ, питающих защиту, существенно отличаются от требований к ТТ, питающим измерительные приборы. Если ТТ, питающие измерительные приборы, должны работать точно в пределах своего класса при токах нагрузки, близких к их номинальному току, то ТТ, питающие релейную защиту, должны работать с достаточной точностью при прохождении токов КЗ, значительно превышающих номинальный ток ТТ. Для целей защиты выпускаются трансформаторы тока класса Р или Д (для дифференциальных защит) в которых не нормируется погрешность при малых (нагрузочных) токах. В настоящее время выпускаются трансформаторы тока классов 10Р и 5Р, погрешность которых нормируется во всем диапазоне токов.
Правила устройства электроустановок требуют, чтобы
ТТ, предназначенные для питания релейной защиты, имели погрешность, как правило, не более 10%. Большая погрешность допускается в отдельных случаях, когда это не приводит к неправильным действиям релейной защиты.

44
Погрешности возникают вследствие того, что действительный процесс трансформации в ТТ происходит с затратой мощности, которая расходуется на создание в сердечнике магнитного потока, перемагничивание стали сердечника (гистерезис), потери от вихревых токов, нагрев обмоток.
Процесс трансформации тока хорошо иллюстрируется схемой замещения ТТ, приведенной на рисунке 8.3. На этой схеме Z
1
и Z
2
– сопротивления первичной и вторичной обмоток, a Z
нам
сопротивление ветви намагничивания, которое характеризует указанные выше потери мощности.
Из схемы замещения видно, что первичный ток I
1 входящий в начало первичной обмотки Н, проходит по ее сопротивлению Z
1
и в точке «а» разветвляется по двум параллельным ветвям. Основная часть тока, являющаяся вторичным током I
2
, замыкается через сопротивление вторичной обмотки Z
2
и сопротивление нагрузки Z
H
, состоящее из сопротивлений реле, приборов и соединительных проводов.
Рисунок 8.3-Схема замещения трансформатора тока
Рисунок 8.4 - Упрощенная векторная диаграмма трансформатора тока
Другая часть первичного тока I
нам замыкается через сопротивление ветви намагничивания и, следовательно, в реле, подключенное к вторичной обмотке ТТ, не попадает. Поскольку из всех затрат мощности наибольшая часть приходится на создание магнитного потока в сердечнике, то ветвь между точками а и б схемы замещения ТТ называется ветвью намагничивания и весь ток I
нам
, проходящий по этой ветви, – током намагничивания.
Таким образом, схема замещения показывает, что во вторичную обмотку ТТ поступает не весь трансформированный первичный ток, равный
I
K
I
1
, а его часть, и что, следовательно, процесс трансформации происходит с погрешностями.
На рисунке 8.4 приведена упрощенная векторная диаграмма ТТ, из которой видно, что вектор вторичного тока I
2
меньше значения первичного тока, деленного на коэффициент трансформации
I
K
на величину ΔI и сдвинут относительно него на угол
δ.
Таким образом, соотношение значений первичного и вторичного токов в действительности имеет вид:

45 1
2
I
нам
К
I
I
I





(8.7)
Различают следующие виды погрешностей ТТ. Токовая погрешность, или погрешность в коэффициенте трансформации, определяется как арифметическая разность первичного тока, поделенного на номинальный коэффициент трансформации
I
K
I
1
, и измеренного (действительного) вторичного тока
2
I
(отрезок ΔI на диаграмме рисунке 8.4):
2 1
I
K
I
I
I



(8.8)
Токовая погрешность, %,
100 1
I
K
I
I
f


(8.9)
Угловая погрешность определяется как угол δ cдвига вектора вторичного тока I
2
относительно вектора первичного тока I
1
(рисунок 8.4) и считается положительной, когда I
2
опережает I
1
Полная погрешность (

) определяется как выраженное в процентах отношение действующего значения разности мгновенных значений первичного и вторичного токов к действующему значению первичного тока.
При синусоидальных первичном и вторичном токах:
нам
I


. Из рассмотренного следует, что причиной возникновения погрешностей у трансформаторов тока является прохождение тока намагничивания, т. е. того самого тока, который создает в сердечнике ТТ рабочий магнитный поток, обеспечивающий трансформацию первичного тока во вторичную обмотку.
Чем меньше ток намагничивания, тем меньше погрешности ТТ.
Как видно из схемы замещения (рисунок 8.3), ток намагничивания зависит от ЭДС Е
2 и сопротивления ветви намагничивания Z
нам
.
Электродвижущая сила Е
2 может быть определена как падение напряжения от тока I
2
в сопротивлении вторичной обмотки Z
2 и сопротивлении нагрузки Z
н т. е.:


н
Z
Z
I
E


2
2
2
(8.10)
Сопротивление ветви намагничивания Z
нам зависит от конструкции трансформаторов тока и качества стали, из которой выполнен сердечник. Это сопротивление не является постоянным, а зависит от характеристики намагничивания стали. При насыщении стали сердечника ТТ, Z
нам резко

46 уменьшается, что приводит к возрастанию I
нам и как следствие этого к возрастанию погрешностей ТТ.
Таким образом, условиями, определяющими погрешности транс- форматоров тока, являются: отношение, т. е. кратность, первичного тока, проходящего через ТТ, к его номинальному току и нагрузка, подключенная к его вторичной обмотке.
9 Лекция №9. Трансформаторы напряжения
Содержание лекции: назначение трансформаторов напряжения.
Понятие погрешности ТН, схемы их включения.
Цель лекции: изучить основные схемы подключения трансформаторов напряжения.
Как и трансформаторы тока, трансформаторы напряжения выполняют две функции: служат для разделения (изоляции) первичных и вторичных цепей, а так же, для приведения величины напряжения к уровню, удобному для измерения (стандартное номинальное напряжение вторичной обмотки:
100/57 В). ТН работают в режиме близком к холостому ходу.
Как показано на рисунке 9.1, трансформатор напряжения TV состоит из стального сердечника (магнитопровода) С, собранного из тонких пластин трансформаторной стали, и двух обмоток – первичной и вторичной, изолированных друг от друга и от сердечника.
Первичная обмотка w
1
, имеющая большое число витков (несколько тысяч) тонкого провода, включается непосредственно в сеть высокого напряжения, а к вторичной обмотке w
2
, имеющей меньшее количество витков
(несколько сотен), параллельно подключаются реле и измерительные приборы. Под воздействием напряжения сети по первичной обмотке проходит ток, создающий в сердечнике переменный магнитный поток Ф, который, пересекая витки вторичной обмотки, индуктирует в ней ЭДС Е, которая при разомкнутой вторичной обмотке (холостой ход ТН) равна напряжению на ее зажимах U
2x
.
Напряжение U
2x во столько раз меньше первичного напряжения U
1
, во сколько раз число витков вторичной обмотки w
2 меньше числа витков первичной обмотки
w
1
.
2 1
2 1
w
w
U
U
x

(9.1)

47
Рисунок 9.1-Устройство и схема включения трансформатора напряжения
Рисунок 9.2 - Маркировка
(обозначение) выводов обмоток трансформатора напряжения
Отношение чисел витков обмоток называется коэффициентом трансформации и обозначается
2 1
w
w
K
U

(9.2)
Введя такое обозначение, можно написать:
U
x
K
U
U

2 1
(9.3)
Если ко вторичной обмотке ТН подключена нагрузка в виде реле и приборов, то напряжение на ее зажимах U
2
будет меньше ЭДС на величину падения напряжения в сопротивлении вторичной обмотки. Однако, поскольку это падение напряжения невелико, оно не учитывается и пересчет первичного напряжения на вторичное производится по формулам:
U
K
U
U
1
1

;
(9.4)
U
K
U
U
1
2

(9.5)
Для правильного соединения между собой вторичных обмоток ТН и правильного подключения к ним реле направления мощности, ваттметров и счетчиков заводы-изготовители обозначают (маркируют) выводные зажимы обмоток определенным образом: начало первичной обмотки – А, конец – Х;

48 начало основной вторичной обмотки – а, конец – х; начало дополнительной вторичной обмотки –
а
д
, конец –
х
д
напряжения с одной вторичной обмоткой.
На рисунках 9.1 и 9.2 приведены основные схемы соединения обмоток однофазных ТН. На рисунке 9.3, а дана схема включения одного ТН на междуфазное напряжение. Эта схема применяется, когда для защиты или измерений достаточно одного междуфазного напряжения.
Рисунок 9.3 - Схемы соединения обмоток однофазных трансформаторов
Напряжения
На рисунке 9.3, б приведена схема соединения двух ТН в открытый треугольник, или в неполную звезду. Эта схема, получившая широкое распространение, применяется, когда для защиты или измерений нужно иметь два или три междуфазных напряжения.
На рисунке 9.3,в приведена схема соединения трех ТН в звезду. Этa схема также получила широкое распространение и применяется, когда для защиты или измерений нужны фазные напряжения или же фазные и междуфазные напряжения одновременно. На рисунке 9.3,г приведена схема соединения трех ТН треугольник – звезда. Эта схема обеспечивает повышенное напряжение на вторичной стороне, равное

173 В. Такая схема, в частности, используется для питания электромагнитных корректоров напряжения устройств автоматического регулирования возбуждения генераторов.
Рисунок 9.4-Схема соединений обмоток трансформатора напряжения с двумя вторичными обмотками

49
На рисунке 9.4 представлена схема соединения трансформаторов напряжения, имеющих две вторичные обмотки. Первичные и вторичные основные обмотки соединены в звезду, т.е. так же как в рассмотренной выше схеме на рисунке 9.3, в. Дополнительные вторичные обмотки соединены в схему разомкнутого треугольника (на сумму фазных напряжений). Такое соединение применяется для получения напряжения нулевой последовательности, необходимого для включения реле напряжения и реле вправления мощности защиты от однофазных КЗ в сети с заземленными нулевыми точками трансформаторов и для сигнализации при однофазных замыканиях на землю в сети с изолированными нулевыми точками трансформаторов. Как известно, сумма трех фазных напряжении в нормальномрежиме, а также при двух-трехфазных КЗ равна нулю. Поэтому в указанных условиях напряжение между точками О
1
—О
2 на рисунке 9.4 равно нулю (практически между этими точками имеется небольшое напряжение:
0,5–2 В, которое называется напряжением небаланса). При однофазном КЗ в сети с заземленными нулевыми точками трансформаторов (сети 110 кВ и выше) фазное напряжение поврежденной фазы становится равным нулю, а геометрическая сумма фазных напряжений двух неповрежденных фаз оказывается равном фазному напряжению.
В сети с изолированными нулевыми точками трансформаторов (сети 35 кВ и ниже) при однофазных замыканиях на землю напряжения неповрежденных фаз относительно земли становятся равными междуфазному напряжению, а их геометрическая сумма оказывается равной утроенному фазному напряжению. Для того, чтобы в последнем случае напряжение на реле не превосходило номинального значения, равного 100 В, у ТН, предназначенных для сетей, работающих с изолированными нулевыми точ- ками трансформаторов, вторичные дополнительные обмотки, соединяемые в схему разомкнутого треугольника, имеют увеличенные в 3 раза коэффициент трансформации, например 6000/100/3.
Заземление первичных обмоток необходимо для того, чтобы при однофазных КЗ или замыканиях на землю в сети, где установлен ТН, реле и приборы, включенные на его вторичную обмотку, правильно измеряли напряжение фаз относительно земли, Вторичные обмотки ТН подлежат обязательному заземлению независимо от схемы их соединений. Это заземление является защитным, обеспечивающим безопасность персонала при попадании высокого напряжения во вторичные цепи. Обычно заземляется нулевая точка звезды (рисунок 9.3, в и г) или один из фазных проводом
(рисунок 9.3,а и б). В проводах, соединяющих точку заземлении с обмотками
ТН, не должно быть коммутационных и защитных aппаратов (рубильников) переключателей, автоматических выключателей, предохранителей и т. д.).
Сечение заземляющего провода должно быть не менее 4 мм
2
(по меди).

50

1   2   3   4   5   6   7   8

скачати

© Усі права захищені
написати до нас