Принцип дії й векторна діаграма тт

Принципова схема одноступінчастого ТТ наведена на малюнку 2.1. Як видно зі схеми, основними елементами трансформатора струму, що беруть участь у перетворенні струму, є первинна й вторинна обмотки, намотані на той самий муздрамтеатр. Первинна й вторинна обмотки ізольовані друг від друга на повну робочу напругу. Це дозволяє здійснювати безпосереднє приєднання вимірювальних приладів або реле захисту й автоматики до вторинної обмотки й, тим самим, виключити вплив високої напруги, прикладеного до первинної обмотки, на обслуговуючий персонал. Тому що обидві обмотки намотані на той самий муздрамтеатр, то вони є магнитосвязанными.

Первинний струм , проходячи по первинній обмотці, створює в муздрамтеатрі змінний магнітний потік , що, перетинаючи витки вторинної обмотки, индуцирует у ній ЭДС. Якщо до вторинної обмотки приєднана навантаження, то у вторинній обмотці й у вторинному ланцюзі буде проходити вторинний струм , що має напрямок, зворотний напрямку струму . Вторинний струм створює магнітний потік , спрямований зустрічно потоку . У результаті додавання магнітних потоків і в муздрамтеатрі встановлюється результуючий магнітний потік , що становить кілька відсотків потоку .

Наочне подання про роботу реального ТТ дає його векторна діаграма, побудова якої здійснюється у відповідності зі схемою його заміщення (малюнок 2.2).

Малюнок 2.2 - Схема заміщення трансформатора струму

Для побудови векторної діаграми ТТ приведемо параметри первинної обмотки до вторинного, тобто розділимо струми й на номінальний коефіцієнт трансформації ТТ. Тоді одержимо

(2.1)

Малюнок 2.3- Векторна діаграма трансформатора струму

Шляхом такого приведення ТТ заміняється еквівалентним трансформатором струму з коефіцієнтом трансформації, рівним одиниці.

Побудова векторної діаграми (малюнок 2.3) робимо в такий спосіб. Від початку координат (крапка 0) відкладемо вправо вектор вторинного струму й вектор магніторушійної сили (МДС) вторинної обмотки , що збігає з ним по фазі.

Вторинний струм проходячи по вторинному ланцюзі ТТ, створює спадання напруги на опорі навантаження й на опорі вторинної обмотки . Сума векторів падінь напруг і дорівнює вектору ЭДС . Кут зрушення між векторами ЭДС і струму дорівнює:

. (2.2)

Вектор магнітного потоку , що створює ЭДС , випереджає його на 90^о. Для створення магнітного потоку необхідна МДС , що переборює активний магнітний опір, і МДС , що переборює реактивний магнітний опір. Вектор МДС , збігається по фазі з вектором потоку , а вектор МДС випереджає вектор потоку на кут 90⁰. Результуюча МДС, необхідна для створення потоку , дорівнює:

. (2.3)

і випереджає вектор на кут . Цей кут, називаний кутом втрат, характеризує відношення активної тридцятимільйонної МДС намагнічування до реактивної тридцятимільйонної, тобто

Знаючи вектори МДС і , визначимо вектор первинної МДС .

Погрішності трансформаторів струму

Розбіжність між дійсним і отриманим у результаті виміру значенням первинного струму характеризує погрішність, внесену ТТ у результати виміру.

Розрізняють три види погрішностей ТТ: фотополяриметр, кутову й повну. Під фотополяриметра погрішністю розуміється арифметична різниця двох струмів - струму, що становить результат виміру, виконаного за допомогою ТТ, і дійсного вимірюваного струму, віднесена до величини дійсного струму, тобто

(2.4)

Під кутовою погрішністю ТТ розуміється кут , малюнок 2.3, між вектором первинного струму й поверненим на 180⁰ вектором вторинного струму, що виражається в кутових градусах і хвилинах.

Повна погрішність ТТ у сталому режимі виражається у відсотках і визначається формулою

(2.5)

де миттєві значення первинного й вторинного струмів;

діюче значення первинного струму;

період струму, с.

Повна погрішність являє собою відносну МДС намагнічування, виражену у відсотках, тобто

(2.6)

Скориставшись зображеної на малюнку 2.3 векторною діаграмою, представимо вираження для фотополяриметр і кутової погрішностей ТТ в іншому виді. Арифметична різниця векторів і , що характеризує фотополяриметр погрішність, дорівнює відрізку BD, тому що OA=OD. Опустимо із крапки А перпендикуляр на вісь абсцис і позначимо місце перетинання їхньою крапкою С. Кут становить усього кілька хвилин. Тому, відрізок DC досить малий і їм можна зневажити. Тоді, арифметичну різницю - можна прийняти рівної відрізку ВР. Із трикутника АВС треба, що кут . При такому допущенні, відповідно до вираження (2.4), фотополяриметр погрішність може бути представлена в такий спосіб:

(2.7)

Кутова погрішність ТТ може бути визначена із прямокутного трикутника ОАС, малюнок 2.3. Через малість кута його можна прийняти рівним його синусу, тобто

,

тоді:

(2.8)

Якщо необхідно виразити кутову погрішність у хвилинах, то у вираження (2.8) варто ввести коефіцієнт перекладу радіан у хвилини

(2.9)