Призначення і принцип дії трансформатора струму

Людство значною мірою залежить від струму. Але просто так він не підкоряється, необхідні спеціальні апарати. Як оного виступає трансформатор струму. Чим він є і яке його призначення? Який принцип дії трансформатора струму? І наскільки він важливий?

Що таке трансформатор струму?

Під ТТ розуміють вимірювальний апарат, який необхідний, щоб перетворити струм. Конструктивно в трансформаторі первинна обмотка включена в ланцюг послідовно, тоді як вторинна має вимірювальні прилади, а також реле захисту і автоматики. ТТ є основним вимірювальним пристроєм в електроенергетиці. Обидві обмотки перебувають в ізоляції. Вторинна під час експлуатації зазвичай має потенціал, який близький до «землі», що досягається шляхом заземлення одного кінця.

Завдяки трансформатора можна враховувати і вимірювати струм високої напруги, використовуючи прилади для низького. В кінці все зводиться до вимірювання первинного, значення якого записують в амперах. Слід відрізняти вимірювальний трансформатор струму від силового. Так, у першому індукція є непостійною і залежить від режиму експлуатації. Тому і вважаються універсальними трансформатори струму.

Призначення і принцип дії

Як все відбувається? Який принцип дії трансформатора струму? Через силову первинну обмотку, яка має певне число витків, протікає напруження, яке долає повне опір. Навколо котушки виникає магнітний потік, який може вловити магнітопровід. Його необхідно розташувати перпендикулярно відносно напряму струму. Таким чином, буде губитися мінімум електроенергії під час її перетворення в електричну. Перетинаючи перпендикулярно розташовані витки вторинної обмотки, магнітний потік активує електрорушійну силу, під впливом якої і виникає струм, який долає повний опір котушки і вихідний навантаження. Разом з цим на затискачах 2-го ланцюга виникає падіння напруги.

Тепер трохи про приватних випадках:

Принцип дії зварювального трансформатора базується на максимальній віддачі потужності. Його конструкція повинна витримувати високу напругу.

Принцип дії однофазного трансформатора базується на магнітному потоці. Так, якщо замкнути вторинну обмотку на якийсь опір, то при появі струму виникне рушійна сила. Якщо звернути увагу на закон Ленца, то можна зробити висновок, що магнітний потік буде зменшуватися. Але принцип дії однофазного трансформатора передбачає підведення постійного струму до первинної обмотці, в результаті чого зменшення магнітного потоку не відбувається.

Класифікація

Всі трансформатори струму (як для вимірювань, так і для захисту) піддаються класифікації за такими ознаками:

За родом установки.

ТТ, призначені для роботи у повітрі.

Трансформатори струму для функціонування в умовах закритих приміщень.

ТТ, призначені для вбудовування всередину електрообладнання.

Основні параметри

Трансформаторам струму висувають цілий ряд вимог. Вся необхідна інформація повинна бути зазначена в паспорті або доданої таблиці.
Ось їх короткий перелік:

Номінальна напруга може перебувати в широкому діапазоні.

Номінальний первинний струм, що йде за 1-й обмотці. Вказуються значення для тривалої роботи апаратури.

Номінальний вторинний струм, що проходить по 2-й обмотці. Його якість позначається показником в 1 або 5 ампер.

Вторинна навантаження відповідає опору у зовнішній 2-го ланцюга і виражається в омах.

Обмеження

По термічної стійкості:

І1т – розрахований на номінальну напругу не вище 330 кВ.

І3т – застосовується в діапазоні значень 110-220 кВ.

І4т – використовується при напрузі, що не перевищує 35 кВ.

Принцип дії трансформатора може залежати від матеріалу:

При виготовленні струмопровідних частин з алюмінію температура не повинна перевищувати 200°С.

Якщо деталі, що проводять струм, зроблені з міді або її сплавів і стикаються з маслом або органічної ізоляцією, то обмеження становить 250°С.

Також існують вимоги до механічних навантажень, які повинен витримувати трансформатор струму при швидкості вітру 40 м/с. Принцип дії пристрою може трохи змінитися через конструктивних доповнень:

Якщо ТТ до 35 кВ, то це значення становить 500 ньютонів.

При значеннях 110-220 кВ необхідна стійкість до 1000 М.

При перевищенні 330 кВ вимога до механічних навантажень зростає до рівня 1500 ньютонів.

Небезпечні чинники при роботі з трансформатором струму

При роботі з ТТ необхідно бути надзвичайно обережним, оскільки існують значні ризики постраждати аж до летального результату. Отже, слід побоюватися:

Можливості поразки високовольтним потенціалом, що може статися в разі пошкодження ізоляції. Так як магнітопровід трансформатора струму зроблений з металу, то він має хорошу провідність і з'єднує магнітним шляхом відокремлені обмотки ТТ (первинну і вторинну). Тому існує підвищена небезпека, що персонал отримає електротравми, чи пошкодиться обладнання внаслідок дефектів в ізоляційному шарі. Щоб уникнути таких ситуацій, заземлюють один з вторинних виводів трансформатора.

Можливість поразки високовольтним потенціалом з-за розриву вторинної ланцюга. Її висновки промарковані як «І1» та «І2». Щоб напрямок, по якому протікає струм, було полярним і збігалося по всіх обмотках, вони завжди під час роботи трансформатора підключаються на навантаження. Це необхідно через те, що струм, який проходить по первинній обмотці, має потужність високого потенціалу, яка передається у вторинну ланцюг з незначними втратами. При розриві в таких випадках різко зменшуються показники з-за витоку в зовнішнє середовище. При таких пригодах значно прискорюється падіння напруги на цьому розірваному ділянці. Потенціал, який формується на розімкнутих контактах, при проходженні струму досягає декількох кіловольт. Таке значення є небезпечним для життя. Тому необхідно переконуватися, що всі вторинні ланцюги на трансформаторах струму надійно зібрані. А при виході з ладу встановлюються шунтуючі закоротки. Принцип дії трансформатора не терпить зневаги правилами безпеки, і отримати електротравму дуже легко.

Конструкторські рішення, які були використані в трансформаторах струму. Будь ТТ, як і всі електротехнічні пристрої, повинен вирішувати певні завдання, які виникають під час експлуатації електроустановок. Благо, промисловість пропонує значний асортимент. Але в деяких випадках буває краще удосконалити існуючу конструкцію з точки зору підприємства, ніж виготовляти щось нове, ніж багато і користуються, не маючи достатнього досвіду. Без знання, що являє собою принцип дії трансформатора, наслідки такого втручання можуть створити ситуації, небезпечні для життя.

Висновок

В рамках статті ми обговорили призначення і принцип дії трансформатора струму. Як бачите, цей пристрій є дуже важливим для нормального функціонування суспільства. Але разом з цим воно є досить небезпечним, тому завжди варто дотримуватися обережності і без потреби не лізти всередину апарату, особливо тоді, коли працюють трансформатори струму. Призначення і принцип дії таких пристроїв були нами розглянуті настільки, наскільки це дозволив розмір статті. Проте все найважливіше ми вивчили.