Дәріс 5 Ток трансформаторлары және оларды қосу схемалары.

5.1. Ток трансформаторлары және олардың қателіктері.

Жұмыс істеу принципі. Ток трансформаторлары көмекші элемент болып табылады, олардың көмегімен релелік қорғаныстың өлшеу органдары қорғалатын объектің тогының мәні, фазасы және жиілігі жайлы ақпарат алады. Алынатын ақпараттың дұрыс болуына релелік қорғаныс құрылғысының жұмысының дұрыс болуы тәуелді болады. Сондықтан релелік қорғаныс құрылғысын қоректендіретін ток трансформаторына деген негізгі талап, қателігі белгілі бір мәннен асып кетпейтін қателігі бар бақыланатын ток трансформациясының дәлдігі болып табылады.

Ток трансформаторы құрылғысының принципін 3.1 суретте көрсетілген схемалар түсіндіріп бере алады. Ток трансформаторының қосалқы қысқыштарының біреуі міндетті түрде қауіпсіздік техникасы шарты бойынша жерге тұйықталуы керек.

Сурет 5.1. Ток трансформаторлары:

а – құрылыс принципі; б – орын ауыстыру схемасы.

Ток трансформаторлары w₁ алғашқы ораудан (бақыланатын токқа тізбектей қосылған), w₂ екінші ораудан (релелік қорғаныстың тізбектей қосылған элементтерінен немесе өлшеу приборларынан тұратын, Z_Н қосымша күштің кедергісіне тұйықталған) және L құрыш магнит сымынан (оның көмегімен ораулар арасындағы магниттік байланыс жүреді) тұрады. w₁ алғашқы ораудан өтетін І₁ алғашқы ток және w₂ екінші ораудың І₂ тогы І₁ w₁ және І₂ w₂ магниттік қозғаушы күшін тудырады., олар өз кезегінде І құрыш магнит сымында тұйықталатын Ф₁ және Ф₂ магниттік ағындарды алып келеді.

5.1. суретте көрсетілген (оң бағыты ескерілген) магниттеуші күштер және олар тудыратын магниттік ағындардың айырымы алынады, нәтижесінде магниттік қозғаушы күші І_ном w₁ және Ф_т [41] ансформатордың магниттік ағыны алынады:

I₁w₁ - I₂w₂ = I_ном w₁ ; (5.1)

Ф₁ – Ф₂ = Ф_т

Жұмысшы немесе негізгі деп аталатын Ф_т ағыны, екі ораудан да көп өтіп, екінші орауда ЭДС Е₂ – ге барады, ол екінші ораудың тұйық тізбегінде І₂ тогын жасайды. Ф_т ағыны І_ном тогымен І_ном w₁ магниттік қозғаушы күшін құрайды. І_ном І₁ тогының бөлігі болып табылады да, магниттеуші ток деп аталады. Егер І_ном =0 болса, (5.1) өрнегі келесі түрде болады:

I₁w₁ = I₂w₂ бұдан

I₂ = I₁ (w₁/w₂) = I₁/К_ІВ (5.2)

Бұл жерде К_ІВ = w₂/w₁ – ансформация коэффициенті, ол номиналдыққа қарағанда айналымды деп аталады. Магниттеуші ток жоқ уақытта І₂ екінші ток К_ІВ – ға тең ток трансформаторы трансформация коэффициентіне бөлінген І₁ алғашқы токқа тең болады. Бұл жағдайда алғашқы ток w₂ екінші орауға трансформацияланады да, Ток трансформаторы қателіксіз жұмыс жасайды.

Ток трансформаторларының ораулар шығындыларының белгіленуі.

Ток трансформаторларды дайындау кезінде алғашқы және екінші ораулардың шығындыларын шартты түрде белгілеуде мына нәрсе ескеріледі: ол белгілеулердің көмегімен екінші токтың бірінші токқа бағытын анықтау мүмкін болуы керек. Алғашқы ораудың шығындыларын кез келген түрде белгілеуге болады: біреулер басы ретінде н-ді, ал екіншілері орау ретінде к-ны алады Сурет 5,2 а. Екінші орау шығындыларын белгілеу келесі тәртіпппен жүргізіледі. Алғашқы орауда ток н басынан к соңына жүрген кезде екінші ораудың н басы ретінде ток күш тізбегіне шығып кететін шығындысы алынады. Сәйкесінше екінші ораудың екінші шығындысы ораудың к соңы ретінде алынады. Екінші ораудың шығындыларын жоғарыда көрсетілген тәртіппен белгілеу кезінде ток трансформаторының екінші тізбегіне қосылған реле орауындағы токтың бағыты релені тікелей бірінші тізбекке қосқан жағдаймен бірдей болады сурет 5,2 а. Жасаушы заводтар трансформаторлардың бірінші орауының басы мен соңын Л₁ және Л₂ деп, ал екінші ораудың басы мен соңын U₁ мен U₂ деп белгілейді. (сурет 5,2 б,в)

Сурет 5,2 г-де 5,2 а суретте қабылданған шартты бағыттарымен берілген бірінші және екінші токтың векторлық диаграммасы көрсетілген.

Сурет 5,2 ток трансформаторларының орауларының шығындыларының белгіленуі:

а - шығындыларды белгілеу ережесі;

б - ток трансформаторындағы шығындыларды белгілеу;

в – схемадағы белгілеулер;

г – бірінші және екінші токтың векторлық диаграммасы;

д - екінші токтың бағыты.)

Сурет 5,2 д-да екінші токтың бағыты мен екінші ораудың шығындыларын белгілеу екінші орауға оралудың орындалуы әр түрлі болған жағдайда өзгерулері көрсетілген. Ф₁ ағыны мен екінші ток бағыты «Буравчик» ережесі бойынша анықталады.

Қателіктер себебі. Нақты ток трансформаторында (3,1) өрнегі бойынша І_ном ≠ 0. І_ном тогы І₁ бірінші токтың міндетті бөлігі болып табылады, ол трансформация жасайтын Ф ағынын құрайтын МҚК-ді қалыптастырады.(3,1) өрнегінен нақты ток трансформаторының екінші тогы

І₂ = (І₁ – І_ном)( W₁/ W₂) = (І₁/к_І) – (І_ном / к_І) (5,3)

Мұнда к_І = W₁/W₂ – трансформацияның айналым коэфициенті. (5,3) өрнегінен шығатыны, нақты І₂ екінші тогының (5,2) өрнегі бойынша анықталған І₁/ к_І есептеу мәнінен І_ном / к_І мәнімен ажыратылады, ол абсолюттік мәнмен екінші ток фазасына бұрмалаулар енгізеді. Сонымен ток трансформатор жұмысына қателік енгізетін себеп, бұл І_ном – магниттеуші ток болып табылады.