Трансформаторы тока

5.1.1 Общие сведения. 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 рис. 4.1. ТТ состоит из стального сердечника С и двух обмоток' первичной (с числом витков w₁,) и вторичной (с числом витков w₂) Часто ТТ изготовляются с двумя и более сердечниками. В таких конструкциях первичная обмотка явля­ется общей для всех сердечников (рис. 4.1. б). 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 I₁, а ток во вторичной обмотке называется вторичным и обозначается I₂. Ток I₁ создает в сердечнике ТТ магнитный поток Ф₁, который, пересекая витки вторичной обмотки, индуктирует в ней вторич­ный ток I₂, также создающий в сердечнике магнитный поток Ф₂, но направленный противопо­ложно магнитному потоку Ф_1. Результирующий магнитный поток в сердечнике равен разности.

Ф₀ = Ф₁- Ф₂ (4.1)

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 F=Iw назы­вается магнитодвижущей силой и выражается в ампервитках (А*вит.). Поэтому, выражение (4. 1) можно заменить выражением F₀ = F₁- F₂ (4.2)

I₀- ток намагничивания, являющийся частью первичного тока, обеспечивает ре­зультирующий магнитный поток в сердечнике (в дальнейшем обозначается I_нам);

w₁ и w₂ -число витков первичной и вторичной обмоток.

Разделив все члены выражения на w₂, получим

I_нам(w₁/ w₂)= I₁(w₁/ w₂)- I₂(w₂/ w₂) или I₁ = I_нам(w₁/ w₂)+ I₂ (4.4)

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_нам = 0. Тогда из выражения (4.4) следует:

I₁ /I₂ =w₂/w₁

Отношение витков (w₂/w₁)=К_I называется коэффициентом трансформации ТТ.

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 А или 1000/1 А.

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 – Л₁ начало вторичной обмотки – И₁, конец первичной обмотки - Л₂, конец вторичной обмотки - И_2. При монтаже ТТ они обычно располагаются так, чтобы начала первичных обмоток Л₁ были обра­щены в сторону шин, а концы Л₂ - в сторону защищаемого оборудования. При маркировке обмоток ТТ за начало вторичной обмотки H(И₁) принимается тот ее вывод, из которого ток выходит, если в этот момент в первичной обмотке ток проходит от начала Н(Л₁) к концу К( Л₂), как показано на рис. 4.2. При включении реле КА по этому правилу, ток в реле, как показано на рис. 4.2, 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 обметки трансформаторов тока должны быть обязательно заземлены. Заземление вторичных цепей трансформаторов тока выполняется в одной точке и, как пра­вило, на ближайшей к ним клеммой сборке.