Глава семнадцатая

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА

17.1. Основные понятия и определения

Измерительным трансформатором тока называют трансформатор, пред­назначенный для преобразования тока до значения, удобного для измерения, и выполненный так, что вторичный ток, увеличенный в К_ном раз, соответствует с требуемой точностью первичному то­ку как по модулю, так и по фазе. Множитель К_ном представляет собой номинальный коэффициент трансформаций трансформатора тока.

Применение трансформаторов тока обеспечивает безопасность при работе с измерительными приборами и реле, поскольку цепи высшего и низшего напряжений разделены; позволяет уни­фицировать конструкции измерительных приборов для номинального вторичного тока 5 А (реже 1 или 2,5 А), что упрощает их производство и снижает стоимость.

Первичную обмотку трансформатора тока включают последовательно в цепь измеряемого тока. Она имеет неболь­шое число витков (вплоть до одного витка) и выполняется из проводника относительно большого сечения. Вто­ричная обмотка рассчитана на значи­тельно меньший ток и соответственно имеет большее число витков. Токовые катушки измерительных приборов или реле подключают ко вторичной обмот­ке трансформатора тока последователь­но. Поскольку сопротивление трансфор­матора тока вместе с присоединенными к нему приборами ничтожно мало, оно никак не влияет на значение первично­го тока. Последний может изменяться в широких пределах: в нормальном режиме — от 0 до 1,2—1,3 номинально­го, а при КЗ может превысить номи­нальный в десятки раз. Выводы первич­ной обмотки обозначают буквами Л₁ и Л₂, вторичной — И₁ и И₂.

Под номинальным первич­ным током понимают ток, для кото­рого предназначен трансформатор. Он принят в качестве базисной величины, к которой отнесены другие характерные параметры.

Стандартная шкала номинальных первичных токов содержит значения токов от 1 до 40 000 А.

Под номинальным вторичным током трансформатора тока понимают ток, для которого предназначены при­боры, подлежащие присоединению к его вторичной обмотке.

Номинальный коэффициент транс­формации трансформатора тока равен отношению номинального первичного тока к номинальному вторичному току

Шкалы измерительных приборов, присоединяемых к трансформатору то­ка, надписывают в значениях первично­го тока, т. е. I₂ К_ном.

Отношение чисел витков вторичной и первичной обмоток п = = w₂/w₁ выбирают несколько меньше номинального коэффициента трансфор­мации, что позволяет компенсировать ток намагничивания и повысить точ­ность измерения (подробнее — см. ни­же).

Трансформаторы тока по своему назначению делятся на трансформато­ры тока для измерений и трансформа­торы тока для релейной защиты. В этой главе рассмотрены трансформаторы то­ка для измерений; использование транс­форматоров тока для защиты относится к курсу релейной защиты.

Погрешности трансформатора тока. Вторичный ток трансформатора, увели­ченный в К_ном раз, отличается от пер­вичного тока как по модулю, так и по фазе вследствие потерь мощности .в трансформаторе. Разность этих значе­ний, отнесенная к первичному току,

представляет собой токовую погреш­ность

Погрешность может быть выражена в процентах. Ее считают положитель­ной, если превышает первичный ток.

Угол 5 между векторами первично­го и вторичного токов составляет угло­вую погрешность трансформатора тока. Ее считают положительной, если вектор вторичного тока опережает вектор пер­вичного тока. Угловая погрешность мо­жет быть выражена в радианах или минутах.

Нагрузка трансформатора т о к а — это полное сопротивление внеш­ней цепивыраженное в омах. Сопротивления R и X слагаются из сопротивлений приборов, соедини­тельных проводов и контактов. Вместе с сопротивлением Z должен быть ука­зан коэффициент мощности где Нагрузку трансформато­ра тока можно характеризовать также полной мощностью, В∙А, при номинальном вторичном токе и коэффициенте мощности. Эти две вели-

чины S₂ и cosφ₂ определяют сопротив­ление вторичной цепи. Так, например, если нагрузка трансформатора указана равной 20 В∙А при cosφ₂= 0,8, это

означает, что полное сопротивление внешней цепи Ом; актив-

ное сопротивление

Ом; индуктивное сопротив­ление

По мере увеличения числа последова­тельно включенных приборов нагрузка трансформатора растет, т. е. увеличива­ются значения Z и S₂.

Под номинальной вторич­ной нагрузкой трансформатора тока понимают нагрузку, при которой погрешности не выходят за пределы, установленные для трансформаторов рассматриваемого класса точности.

Классы точности. Измерительные трансформаторы тока разделены на шесть классов точности в соответствии с предельными погрешностями при оп­ределенных условиях работы в соответ­ствии с табл. 17.1.

Как видно из таблицы, класс точ­ности соответствует предельной токовой погрешности при первичном токе, рав­ном 100—120% номинального. Транс­форматоры тока, предназначенные для

лабораторных измерений, должны отве­чать классу точности 0,2; трансформа­торы, предназначенные для присоедине­ния счетчиков,— классу 0,5; для присое­динения щитовых приборов, могут быть использованы трансформаторы классов 1 и 3.