Трансформаторы тока играют важную роль в защите электрических систем. Они в основном используются там, где ток слишком высок для непосредственного измерения, например, на электростанциях, сетевых станциях и т. д. Эти трансформаторы преобразуют высокий переменный ток в меньшее значение, которое можно безопасно измерить.

Если вы хотите больше узнать о таких электронных компонентах как трансформаторы, то рекомендуем  ознакомиться с нашей статьей об основах трансформаторов и различных типах трансформаторов, в этой же статье мы рассмотрим различные типы трансформаторов тока.

Что такое трансформатор тока?

Трансформатор тока — это понижающий трансформатор, имеющий первичную и вторичную обмотки без какой-либо электрической связи между ними. Первичная обмотка напрямую соединена последовательно с сильноточной цепью. Вторичная обмотка соединена с защитными устройствами или измерительными приборами, такими как амперметры, реле и т. д. Они уменьшают высокие переменные токи (AC) в первичной обмотке до более низкого значения во вторичной обмотке. Ток в первичной и вторичной обмотках трансформаторов тока пропорционален друг другу.

Первичная обмотка трансформатора несет полный ток нагрузки, который необходимо измерить, а вторичная обмотка несет ток, пропорциональный току в первичной обмотке. Первичная обмотка подключена к главной цепи, а вторичная обмотка подключена к токовым обмоткам приборов или счетчиков. Обе обмотки изолированы от сердечников и друг от друга. 

На следующем рисунке показана конструкция и условное обозначение трансформатора тока.

Типы трансформаторов тока в зависимости от области применения

Трансформаторы тока подразделяются на два типа в зависимости от их области применения.

Измерительные трансформаторы тока

Измерительные трансформаторы тока используются для безопасного измерения больших токов. Они используются с измерительными приборами, такими как вольтметры, амперметры или счетчики киловатт-часов, для измерения тока или общей потребляемой мощности. Они имеют небольшие размеры и очень эффективны при измерении потребления электроэнергии любой цепью в жилом здании или любом промышленном объекте для выставления счетов. 

Эти трансформаторы тока обычно изготавливаются из сердечников из ламинированной кремниевой стали высшего качества. Они широко используются в промышленных энергосистемах и электросетях.

Защитные трансформаторы тока

Защитные трансформаторы тока используются для защиты электрических цепей от перегрузки и коротких замыканий. Они отслеживают и реагируют на состояния неисправности в электрических системах. Их вторичные выводы подключены к защитным реле, которые являются чувствительными измерительными приборами. Эти реле активируют защитное устройство, заставляя его срабатывать при возникновении короткого замыкания в цепи, вызванного ее перегрузкой. В этих трансформаторах сердечник должен быть достаточно большим, чтобы избежать насыщения. Вот почему эти типы трансформаторов имеют большие размеры.

Эти защитные трансформаторы тока способны выдерживать высокие токи, часто в 10-20 раз превышающие номинальный ток, во время аварийных ситуаций. Их сердечник изготовлен из холоднокатаной кремнистой стали, что обеспечивает высокую точку насыщения. Он обеспечивает точную работу даже при высоких токах аварийных ситуаций. Эти трансформаторы тока предотвращают повреждение оборудования и поддерживают стабильность системы. Они широко используются на электростанциях и в промышленных установках.

Типы трансформаторов тока по конструкции

Трансформаторы тока (ТТ) можно классифицировать по их конструкции, каждый из которых имеет различную конструкцию, установку и эксплуатационную пригодность для определенных применений. Ниже приведены основные типы ТТ по конструкции.

Трансформаторы тока стержневого типа

Стержневые трансформаторы тока содержат сплошной стержень, постоянно размещенный через окно. Они предназначены для монтажа в линию с шинами. Их первичная обмотка состоит из одновиткового проводника, который представляет собой полностью изолированный стержень. Эта изоляция обеспечивает безопасность первичной обмотки при высоких уровнях напряжения. Вторичная обмотка намотана вокруг ламинированного стального сердечника. 

Их прочная конструкция позволяет им выдерживать силы короткого замыкания и механические нагрузки. Эти ТТ используются в сильноточных приложениях, таких как системы распределения электроэнергии, электрические подстанции, электростанции, системы возобновляемой энергии и т. д. Они обычно встречаются в установках, где потенциал равен или меньше 25 кВ.

Трансформаторы тока кабельного типа

Трансформаторы тока кабельного типа преобразуют высокий ток в измеряемые значения для счетчиков, измерительных и защитных устройств. Они предназначены для установки на полностью изолированные кабели среднего и высокого напряжения. Эти трансформаторы тока используются в распределительных устройствах внутреннего монтажа и наружных системах среднего или высокого напряжения. 

В этих трансформаторах первичным проводником является кабель, который обеспечивает изоляцию от высокого напряжения. Сам трансформатор устанавливается на раме над кабелем. Они гибкие и экономичные, что делает их отличным вариантом для модернизации существующих установок. Эти трансформаторы тока идеально подходят для анализа нагрузки в коммерческих, жилых и промышленных приложениях.

Трансформаторы тока проходного типа

Трансформаторы тока проходного типа предназначены для контроля и защиты в высоковольтных системах. Проходной изолятор является важным компонентом трансформаторов, позволяя им выдерживать механические, электрические и экологические нагрузки. Сердечник трансформатора тока размещается внутри изоляции проходного изолятора, что обеспечивает компактность и снижает требования к пространству. 

Эти трансформаторы тока широко используются на подстанциях для точного измерения тока и защиты. Их интеграция в вводы минимизирует воздействие факторов окружающей среды, повышая долговечность и надежность. Их можно легко установить, так как для монтажа не требуется открывать бак или снимать вводы. Они используются в релейной защите и измерении на выключателях или существующих силовых трансформаторах. 

Трансформаторы тока блочного типа

Блочные трансформаторы тока компактны и предназначены для ограниченных пространств, таких как панели управления и распределительные щиты. Их блочная конструкция обеспечивает легкую установку в приложениях с ограниченным пространством. Они обычно используются в низко- и средневольтных приложениях для измерения и защиты. Несмотря на свои небольшие размеры, они обеспечивают надежную работу и подходят для номинальных токов в пределах указанного диапазона. Они используются в отраслях, где критически важны компактные конструкции. Однако их пропускная способность по току может быть ограничена по сравнению с более крупными трансформаторами тока.

Типы трансформаторов тока в зависимости от фаз

Трансформаторы тока (ТТ) классифицируются по числу фаз. Ниже приведены основные типы ТТ в зависимости от числа фаз.

Однофазные трансформаторы тока

Однофазные трансформаторы тока работают от однофазного источника питания. Они имеют одну обмотку на первичной и вторичной сторонах. Первичная обмотка подключена к источнику питания, а вторичная обмотка обеспечивает электроэнергией нагрузку. Обмотки размещены на магнитном сердечнике, который обеспечивает путь для магнитного потока.

Однофазные трансформаторы тока используются в системах распределения электроэнергии для бытового и коммерческого использования. Их легче устанавливать и обслуживать.

Трёхфазные трансформаторы тока

Трехфазный трансформатор тока содержит три соединенных между собой однофазных трансформатора в одном корпусе, созданных либо с использованием одного трехфазного сердечника, либо трех отдельных тороидальных сердечников. Они используются для измерения или контроля больших токов в трехфазных электрических системах. Эти трансформаторы тока обеспечивают одновременные измерения тока во всех трех фазах, гарантируя точный контроль и защиту всей системы. Они используются для учета, управления энергопотреблением, обнаружения неисправностей, анализа качества электроэнергии и стабильности системы в сложных электрических установках. Их способность выдерживать высокие нагрузки делает их незаменимыми в промышленности и на электростанциях.

Типы трансформаторов тока в зависимости от типа сердечника

Трансформаторы тока (ТТ) имеют различные конструкции сердечника, которые существенно влияют на их производительность, точность и пригодность для различных применений. Ниже приведены основные типы ТТ на основе их сердечников.

Трансформаторы тока с обмоткой сердечника

Трансформатор тока с обмоткой имеет первичную обмотку и вторичную обмотку, намотанную вокруг сердечника. Эта первичная обмотка соединена последовательно с проводником, а вторичная обмотка обеспечивает уменьшенный ток, пропорциональный первичному току. Трансформаторы тока с обмоткой используются в высоковольтных приложениях, где точность и надежность имеют решающее значение.

Тороидальные (кольцевые) сердечники трансформаторов тока

Тороидальные трансформаторы тока имеют кольцевой сердечник, а проводник проходит непосредственно через центр сердечника. У них нет первичной обмотки. 

Их вторичная обмотка намотана вокруг сердечника, изготовленного из магнитного материала.

Эти трансформаторы тока компактны, просты в установке и подходят для измерений низкого и среднего тока. Они используются для мониторинга энергии, оценки качества электроэнергии и анализа нагрузки.

Трансформаторы тока с разъемным сердечником

Трансформаторы тока с разъемным сердечником имеют уникальную конструкцию, которая позволяет разделить сердечник. Их можно зажать вокруг существующего проводника, не отключая цепь. Этот шарнирный механизм сердечника делает их пригодными для модернизации и временных установок. Из-за шарнирного механизма сердечник может иметь воздушные зазоры, которые могут повлиять на его точность. Они обычно используются в энергооперациях и проектах по реконструкции электросетей.

9 просмотров