Трансформатор струму призначений для живлення. Трансформатори струму - принцип роботи та застосування. Призначення та принцип дії

Можливо, хтось вважає, що трансформатор – це щось середнє між трансформером і термінатором. Ця стаття покликана зруйнувати подібні уявлення.

Трансформатор - статичний електромагнітний пристрій, призначений для перетворення змінного електричного струму однієї напруги та певної частоти в електричний струм іншої напруги і тієї ж частоти.

Робота будь-якого трансформатора заснована на явищі, відкритій Фарадеєм.

Призначення трансформаторів

Різні види трансформаторів використовуються практично у всіх схемах живлення електричних приладів та при передачі електроенергії на великі відстані.

Електростанції виробляють струм щодо невеликої напруги – 220 , 380 , 660 В. Трансформатори, підвищуючи напругу до значень порядку тисяч кіловольтдозволяють істотно знизити втрати при передачі електроенергії на великі відстані, а заодно і зменшити площу перерізу проводів ЛЕП.

Безпосередньо перед тим як потрапити до споживача (наприклад, до звичайної домашньої розетки), струм проходить через понижувальний трансформатор. Саме так ми отримуємо звичні нам 220 Вольт.

Найпоширеніший вид трансформаторів – силові трансформатори . Вони призначені для перетворення напруги у електричних ланцюгах. Крім силових трансформаторів у різних електронних приладах застосовуються:

імпульсні трансформатори;
силові трансформатори;
трансформатори струму.

Принцип роботи трансформатора

Трансформатори бувають однофазні та багатофазні з однією, двома або великою кількістю обмоток. Розглянемо схему та принцип роботи трансформатора на прикладі найпростішого однофазного трансформатора.

З чого складається трансформатор? У найпростішому випадку з одного металевого сердечника та двох обмоток . Обмотки електрично не пов'язані одна з одною і є ізольованими проводами.

Одна обмотка (її називають первинної ) підключається до джерела змінного струму. Друга обмотка, звана вторинної , підключається до кінцевого споживача струму.

Коли трансформатор підключений до джерела змінного струму, у витках його первинної обмотки тече змінний струм величиною I1 . При цьому утворюється магнітний потік Ф , що пронизує обидві обмотки та індукує в них ЕРС.

Буває, що вторинна обмотка не перебуває під навантаженням. Такий режим роботи трансформатора називається режимом холостого ходу. Відповідно, якщо вторинна обмотка підключена до будь-якого споживача, по ній тече струм I2 , що виникає під впливом ЕРС.

Величина ЕРС, що виникає в обмотках, залежить від числа витків кожної обмотки. Відношення ЕРС, індукованих у первинній та вторинній обмотках, називається коефіцієнтом трансформації і дорівнює відношенню кількості витків відповідних обмоток.

Шляхом підбору числа витків на обмотках можна збільшувати або зменшувати напругу споживача струму з вторинної обмотки.

Ідеальний трансформатор

Ідеальний трансформатор – трансформатор, у якому немає втрат енергії. У такому трансформаторі енергія струму в первинній обмотці повністю перетворюється спочатку на енергію. магнітного поля, А далі - в енергію вторинної обмотки.

Звичайно, такого трансформатора не існує у природі. Тим не менш, у випадку, коли тепловтратами можна знехтувати, у розрахунках зручно користуватися формулою для ідеального трансформатора, згідно з якою потужності струму в первинній та вторинній обмотках рівні.

До речі!

Для наших читачів зараз діє знижка 10% на

Втрати енергії у трансформаторі Коефіцієнт корисної дії трансформаторів досить високий. Тим не менш, в обмотці та сердечнику відбуваються втрати енергії, що призводять до того, що температура під час роботи трансформатора підвищується. Для трансформаторів невеликої потужності це не становить проблеми, і все тепло йде внавколишнє середовище

- Використовується природне повітряне охолодження. Такі трансформатори називають сухими.

У потужніших трансформаторах повітряного охолодження виявляється недостатньо, і застосовується охолодження олією. В цьому випадку трансформатор поміщається в бак з мінеральною олією, через яку тепло передається стінкам бака і розсіюється в навколишнє середовище. У трансформаторах високих потужностей додатково застосовуються вихлопні труби – якщо масло закипає, газам, що утворилися, потрібен вихід.

Звичайно, трансформатори не такі прості, як може здатися на перший погляд - ми ж розглянули принцип дії трансформатора коротко. Контрольна електротехніка з завданнями на розрахунок трансформатора раптово може стати справжньою проблемою. завжди готовий надати допомогу у вирішенні будь-яких проблем із навчанням! Звертайтеся в Zaochnik і легко навчайтеся! У системі забезпечення електричної енергії трансформатори виконують різні функції. Конструкціїзастосовуються зміни певних властивостей струму до значень, найбільш підходящих здійснення вимірювань. Існують й інші види трансформаторів, які виконують завдання з коригування властивостей напруги до значень, що найкраще підходять для подальшого розподілу та передачі електроенергії. Трансформатори струму відповідно до свого призначення мають особливості конструкції та перелік основних та допоміжних функцій.

Призначення

Основним завданням такого трансформатора є перетворення струму. Він коригує властивості струму за допомогою первинної обмотки, підключеної до ланцюга за послідовною схемою. Вторинна обмотка вимірює змінений струм. Для цього завдання встановлені реле, вимірювальні прилади, захист, регулятори.

По суті, трансформатори струму – це вимірювальні трансформатори, які не тільки вимірюють, а й здійснюють облік за допомогою приладів. Запис та збереження робочих параметрів струму потрібно для раціонального застосування електроенергії під час її транспортування. Це одна з функцій трансформатора струму. Моделі конструкцій бувають перетворюючого типу та силові варіанти виконань.

Пристрій

Зазвичай усі варіанти виконань трансформаторів подібного виду забезпечені магнітопроводами з вторинною обмоткою, яка при експлуатації навантажена певними значеннями параметрів опору. Виконання показників навантаження є важливим для подальшої точності вимірювань. Розімкнутий ланцюг обмотки не здатний створювати компенсації потоків у сердечнику. Це дає можливість надмірного нагрівання магнітопроводу і навіть його згорянню.

З іншого боку, магнітний потік, що утворюється первинною обмоткою, має відмінність у вигляді підвищених експлуатаційних характеристик, що також призводить до перегріву магнітопроводу. Сердечник трансформатора струму виготовляють з аморфних нанокристалічних сплавів. Це викликано тим, що трансформатор може працювати з більшим інтервалом експлуатаційних величин, які залежать від класу точності.

Відмінність від трансформатора напруги

Однією з деяких відмінностей є спосіб створення ізоляції між двома обмотками. Первинну обмотку в трансформаторах струму ізолюють відповідно до параметрів напруги. Вторинна обмотка має заземлення.

Трансформатори струму працюють в умовах, подібних до короткого замикання, так як у них невеликий опір вторинної обмотки. У цьому полягає призначення трансформаторів, що вимірюють струм, і навіть відмінність за умовами роботи.

Для трансформатора напруги при короткому замиканні робота небезпечна через ризик виникнення аварії. Для трансформатора струму такий режим роботи цілком прийнятний та безпечний. Хоча бувають у таких трансформаторів також загрози аварії, але для цього встановлюють свої системи та засоби захисту.

Види

Трансформатори струму мають три основні види. Найбільш застосовувані з них:

Сухі.
Тороїдальні.
Високовольтні (масляні, газові).

У сухих трансформаторів є первинна обмотка без ізоляції. Властивості струму у вторинній обмотці залежить від коефіцієнта перетворення.

Тороїдальні виконання трансформаторів встановлюють на шини чи кабелі. Тому первинна обмотка для них не потрібна, на відміну від звичайних трансформаторів напруги та струму. Первинний струм протікає по шині, яка проходить у центрі трансформатора. Він дає можливість вторинній обмотці фіксувати показники струму.

Такі трансформатори струму рідко використовуються для вимірювання параметрів струму, тому що їх надійність та точність вимірювань залишає бажати кращого. Вони найчастіше використовуються для додаткового захисту від короткого замикання.

Принцип роботи та застосування

При експлуатації в ланцюгах з великим струмом з'являється необхідність використовувати невеликі пристрої, які допомагали б контролювати потрібні параметри струму безконтактним методом. Для таких завдань широко застосовуються струмові трансформатори. Вони вимірюють струм, а також виконують багато допоміжних функцій.

Такі трансформатори виробляються у значній кількості та мають різні формита моделі виконання. Відмінними параметрами цих пристроїв є інтервал вимірювання, пристрої та його конструкція.

В даний час нові трансформатори струму працюють по простому методу, який був відомий у той час, коли з'явилася електрика. При дії з навантаженням у дроті утворюється електромагнітне поле, що уловлюється чутливим приладом (трансформатор струму). Чим сильніше це поле, тим більший струм проходить у дроті. Потрібно тільки розрахувати коефіцієнт посилення приладу і передати сигнал у ланцюг, що управляє, або в ланцюг контролю.

Трансформатори виконують функцію рамки на силовому дроті та реагують на значення мережі живлення. Сучасні вимірювальні трансформатори виконані з великої кількості витків, мають добрий коефіцієнт трансформації. Під час налаштування пристрою визначають вольтамперні властивості для розрахунку точки перегину кривої. Це необхідно для з'ясування ділянки графіка з інтервалом стійкості функції трансформатора, який має свій коефіцієнт посилення.

Крім завдань вимірювання, вимірник дає можливість розділити ланцюги керування та силові ланцюги, що є важливим з погляду безпеки. Застосовуючи сучасні трансформатори струму, отримують сигнал невеликої потужності, не небезпечний для людини та зручний у роботі.

Як навантаження такого пристрою може бути будь-який прилад вимірювання, який може працювати з ним. При великій відстані впливає внутрішній опір лінії. У цьому випадку прилад калібрують. Також сигнал можна передавати в ланцюг захисту та керування на основі електронних приладів.

За допомогою них виробляють аварійне вимкнення ліній. Прилади здійснюють контроль мережі, визначають необхідні параметри. Під час проектування постає завдання з підбору приладу для вимірювання та контролю. Трансформатори вибирають за середніми параметрами мережі та конструкції приладу вимірювання. Найчастіше потужні установки комплектуються своїми вимірювальними пристроями.

На сучасному виробництві широко використовуються вимірювальні трансформатори. Також вони знайшли застосування і в повсякденному житті. Чутливі прилади захищають дороге обладнання, створюють безпечні умови для людини. Вони працюють у електроланцюжках, створюючи контроль над експлуатаційними параметрами.

Коефіцієнт трансформації

Цей коефіцієнт служить з метою оцінки ефективності функціонування трансформатора. Його значення по номіналу надається в інструкції до приладу. Коефіцієнт означає відношення струму первинної обмотці до струму вторинної обмотки. Це значення може сильно змінюватися від кількості секцій та витків.

Потрібно враховувати, що цей показник не завжди збігається із фактичною величиною. Є відхилення, яке визначається умовами роботи приладу. Призначення та метод роботи визначають значення похибки. Але це чинник також може бути причиною відмовитися від контролю коефіцієнта трансформації. Маючи значення похибки оператор згладжує її апаратурою спеціального призначення.

Встановлення

Прості трансформатори струму, що працюють на шинах, встановлюються дуже просто і не вимагають інструменту або техніки. Прилад ставиться одним майстром за допомогою кріпильних затискачів. Стаціонарні вимагають обладнання фундаменту, монтажу стояків. Каркас кріпиться зварюванням. До цього каркасу вмонтовується апаратура. Комплект оснащення залежить від призначення пристрою та його особливості.

Підключення

Щоб полегшити процес з'єднання проводів із пристроєм, виробники маркують комплектуючі деталі цифровим та літерним позначенням. За допомогою такого маркування оператори, які обслуговують пристрій, можуть легко з'єднати елементи.

Спосіб підключення взаємопов'язаний із пристроєм, принципом роботи та призначенням приладу. Також впливає і схема мережі, що обслуговується. Трифазні лінії з нейтраллю передбачають встановлення приладу лише на двох фазах. Ця особливість викликана тим, що електричні мережі на напругу 6-35 кіловольт не оснащені нульовим дротом.

Контроль

Цей захід складається з різних операцій: візуальний огляд, дається оцінка всієї конструкції, перевіряється маркування, паспортні дані тощо. Далі здійснюється розмагнічування трансформатора за допомогою повільного підвищення струму на первинній обмотці. Далі величину струму зменшують.

Потім готують головні заходи щодо вимірювання параметрів. Повірка ґрунтується на оцінці правильності полярності клем котушок за нормами, також визначають похибку з подальшою звіркою з паспортними даними.

Безпека

Основні небезпеки при функціонуванні вимірювальних трансформаторів обумовлені якістю намотування котушок. Необхідно враховувати, що під витками діє основа з металу, яка в відкритому виглядістворює небезпеку та загрозу для обслуговуючого персоналу.

Тому створюється графік обслуговування, яким проводиться періодична перевірка пристрою. Персонал повинен стежити за станом обмоток котушок. Перед проведенням перевірки трансформатор відключається і підключаються шунтуючі закороткі та заземлення обмотки.

Трансформатор струму (ТТ) - статичний електромагнітний пристрій, де первинна обмотка приєднана до джерела живлення, а друга - до вимірювальних або захисних апаратів, що мають малий опір. Перетворювачі широко застосовуються для вимірювання величини струму та в агрегатах релейного захисту енергетичних систем. Вони забезпечують повну безпеку проведення вимірювань високовольтних лініях.

При роботі трансформатора струму вторинна обмотка завжди під навантаженням, опір якої регулюється вимогами до точності коефіцієнта трансформації. Допускається незначне відхилення опору від зазначеного у паспорті пристрою.

Якщо відбудеться збільшення навантаження, то в другій обмотці різко зросте напруга, що може призвести до пробою ізоляції та поломки пристрою. Така ситуація створює загрозу безпеці співробітникам, які обслуговують електричний прилад. У пристрій трансформатора струму входять:

заснування;
магнітопровід (сердечник);
первинна обмотка;
вторинна обмотка;
клемник для підключення кабелю від джерела живлення;
заземлюючий контакт.

Первинна обмотка виготовляється у вигляді котушки, закріпленої на магнітопроводі, або як шина. Згідно з конструктивним виконанням у деяких пристроях немає вбудованої первинної котушки, а доповнюється вона обслуговуючим персоналом шляхом з'єднання окремого дроту через спеціальне вікно.

Корпус пристрою виконує роль ізоляції та запобігання обмоток від зовнішніх пошкоджень. У останніх моделяхпристроїв осердя виготовляються з нанокристалічних сплавів, які значно збільшують клас точності приладу.

Через великі втрати в сердечнику пристрій починає сильно нагріватися, що призводить до зносу або виходу з ладу його ізоляції. Друга обмотка в розімкнутому стані також створює негативне явище, оскільки відбувається перегрів та вигоряння магнітного дроту.

Основною характеристикою приладу вважається коефіцієнт трансформації, який позначає відношення номінального струму в первинній обмотці до такого значення у вторинній. Реальне значення цього коефіцієнта дещо відрізняється від номінального, що пояснюється ступенем похибки приладу.

Пов'язано це з тим, що в магнітних конструкціях є втрати, пов'язані з намагнічування та нагріванням магнітопроводу. Щоб згладити ці похибки виробники використовують виткову корекцію.

Призначення пристрою

За своїм призначенням трансформатори струму відносяться до спеціальних допоміжних пристроїв, що застосовуються в комплексі з різною вимірювальною апаратурою та захисними механізмамиу мережах змінного струму.

Принципом роботи трансформатора струму вважається перетворення будь-яких величин, які набувають більш сприйманих значень для отримання інформації та забезпечення живлення захисних реле. Завдяки ізоляції апаратів співробітники обслуговуючої організації надійно захищені від ураження струмом. Усі види трансформаторів можуть служити для двох функцій:

Вимірювання сили струму в ланцюзі- З їх допомогою передаються дані на вимірювальні прилади, які підключені до вторинної обмотки. У цьому випадку трансформатор може перетворити струм високої величини більш прийнятні параметри.
Запобіжні дії- пристрої передусім передають дані на захисні апарати та прилади управління. За допомогою трансформаторів електричні показники перетворюються на живлення релейного устаткування.

За своїм призначенням та принципом дії трансформатори струму сприяють приєднанню вимірювальних приладів до енергетичних ліній високої напруги, коли немає можливості підключити їх безпосередньо. Вони необхідні передачі знятих показань на апаратуру виміру, яка підключається до вторинної обмотці.

Крім того, перетворювачі проводять спостереження за станом електричного струму в ланцюзі, до якого вони підключені. При під'єднанні до силової автоматичний захистпристрій проводить моніторинг мереж, наявність та стан заземлення. Якщо струм досягає максимального значення, то автоматично вмикається захист та зупиняється робота всього обладнання.

Принцип дії

Працює трансформатор струму з урахуванням закону електромагнітної індукції. З зовнішнього джерелаживлення надходить напруга на клеми пристрою, які безпосередньо пов'язані з первинною обмоткою, що має конкретну кількість витків. В результаті утворюється магнітний потік навколо котушки, який уловлює сердечник.

Завдяки цьому втрати показань у процесі перетворення будуть незначними. Коли струм перетинає вторинну обмотку, магнітний потік активує електрорушійну силу, під впливом якої відбувається подолання опору котушки і навантаження на виході.

Паралельно із цим процесом відбувається зниження напруги з вторинної обмотки. Якщо відбувається коротке замикання у вторинній обмотці або підключення до неї навантаження, під впливом електрорушійної сили в ній можливе визначення вторинного струму.

Класифікація приладів

Всі різновиди агрегатів класифікуються в залежності від конструкції і того, які технічні показники мають. Крім вимірювальних та захисних трансформаторів, бувають проміжні види цих перетворювачів. У цьому випадку прилад підключається для вимірювання в ланцюг релейного захисту.

Виділяються лабораторні види перетворювачів, які мають підвищену точність вимірювання і безліч коефіцієнтів трансформації. Токові трансформатори поділяються:

Від того як влаштований перетворювач, він може мати один або два ступені. Експлуатаційна напруга пристроїв знаходиться в діапазоні до 1 тис. В і вище. Усі необхідні технічні дані мають буквені, цифрові позначення та присутні на відповідних бирках.

Опис та принцип роботи

Трансформатор струмує тип «вимірювального трансформатора», який призначений для виробництва в його вторинній обмотки, яке пропорційно струму вимірюється в його первинному. Трансформатори струмузменшують струми високої напруги до набагато нижчого значення та забезпечують зручний спосіббезпечного контролю фактичного електричного струму, що протікає в лінії електропередачі змінного струму з використанням стандартного амперметра. Принцип роботи основного трансформатора струму відрізняється від звичайного трансформатора напруги.

На відміну від трансформатора напруги або потужності, що розглядається раніше, трансформатор струму складається з одного або кількох витків в якості своєї первинної обмотки. Ця первинна обмотка може мати один плоский виток, або котушку з надміцного дроту, намотаного на сердечник, або просто провідник або шину, розташовану через центральний отвір, як показано на малюнку. Купити трансформатор струму ви можете у популярному інтернет магазині Аліекспрес:

Через такий тип розташування трансформатор струму часто називають також «послідовним трансформатором», оскільки первинна обмотка, яка ніколи не має більше кількох витків, послідовно з'єднана з провідником зі струмом, що живить навантаження.

Однак вторинна обмотка може мати велику кількість витків котушки, намотаних на багатошаровий сердечник з магнітного матеріалу з малими втратами. Цей сердечник має велику площупоперечного перерізу, так що створювана щільність магнітного потоку є низькою при використанні дроту з меншою площею поперечного перерізу, залежно від того, який струм повинен бути знижений, коли він намагається видати постійний струм незалежно від підключеного навантаження.

Вторинна обмотка подаватиме струм або на коротке замикання, у вигляді амперметра, або на резистивне навантаження, поки напруга, наведена у вторинній обмотці, не стане достатньо великою, щоб наситити сердечник або викликати відмову через надмірний пробій напруги.

На відміну від трансформатора напруги, первинний струм трансформатора струму залежить від струму вторинного навантаження, а контролюється зовнішнім навантаженням. Вторинний струм зазвичай оцінюється стандартний 1 Ампер або 5 Ампер для великих значень первинного струму.

Існує три основні типи трансформаторів струму: обмотковий, тороїдальнийі стрижневий.

Обмотувальний трансформатор струму - первинна обмотка трансформатора фізично з'єднана послідовно з провідником, який несе виміряний струм, що протікає в ланцюзі. Розмір вторинного струму залежить від коефіцієнта оборотів трансформатора.
Тороїдальний трансформатор струму вони не містять первинної обмотки. Натомість лінія, по якій проходить струм, що протікає в мережі, проходить через вікно або отвір у тороїдальному трансформаторі. Деякі трансформатори струму мають розділений сердечник, який дозволяє відкривати, встановлювати і закривати його, не відключаючи ланцюг, до якого вони підключені.
Трансформатор струму стрижневого типу - у цьому типі трансформатора струму використовується фактичний кабель або шина головного ланцюга як первинна обмотка, що еквівалентно одному витку. Вони повністю ізольовані від високої робочої напруги системи і зазвичай кріпляться болтами до токонесучого пристрою.

Трансформатори струмуможуть знизити або «зменшити» рівні струму з тисяч ампер до стандартного вихідного сигналу з відомим ставленням або до 5 А, або до 1 А для нормальної роботи. Таким чином, невеликі та точні прилади та пристрої управління можуть використовуватися з трансформаторами струму, тому що вони ізольовані від високовольтних ліній електропередач. Існує безліч застосувань для вимірювання та використання для трансформаторів струму, таких як ватметри, вимірювачі коефіцієнта потужності, захисні реле або як котушки відключення в магнітних вимикачах або MCB.

Конструкція та схема трансформатора струму

Зазвичай трансформатори струму та амперметри використовуються разом як узгоджена пара, в якій конструкція трансформатора струму така, щоб забезпечити максимальний вторинний струм, що відповідає повномасштабного відхилення амперметра. У більшості трансформаторів струму існує приблизне співвідношення зворотних витків між двома струмами в первинній та вторинній обмотках. Саме тому калібрування трансформатора струму зазвичай певного типу амперметра.

Більшість трансформаторів струму мають стандартну вторинну номінальну потужність 5 А, при цьому первинні та вторинні струми виражаються у такому співвідношенні, як 100/5. Це означає, що струм первинної обмотки в 20 разів більше, ніж струм вторинної обмотки, тому коли у первинному провіднику протікає 100 ампер, у вторинній обмотці протікатиме 5 ампер. Трансформатор струму, скажімо, 500/5, вироблятиме 5 А у вторинній обмотці при 500 А у первинній обмотці, що у 100 разів більше.

Збільшуючи кількість вторинних обмоток Ns, струм вторинної обмотки можна зробити набагато меншим, ніж струм у вимірюваному первинному ланцюзі, тому що, коли Nsзбільшується, Isзменшується пропорційно. Іншими словами, число витків і струмів у первинній та вторинній обмотках пов'язані обернено пропорційно.

Трансформатор струму, як і будь-який інший трансформатор, повинен задовольняти рівняння ампер-виток, і ми знаємо з нашого підручника з трансформаторів напруги з подвійною обмоткою, що це відношення витків одно:

з якого ми отримуємо:

Коефіцієнт струму встановлює коефіцієнт витків, і оскільки первинний зазвичай складається з одного або двох витків, тоді як вторинний може мати кілька сотень витків, співвідношення між первинним і вторинним може бути досить великим. Наприклад, припустимо, що номінальний струм первинної обмотки становить 100А. Вторинна обмотка має стандартний рейтинг 5А. Тоді співвідношення між первинним і вторинним струмами становить 100А-5А або 20: 1. Іншими словами, первинний струм у 20 разів більший за вторинний струм.

Однак слід зазначити, що трансформатор струму з номіналом 100/5 не збігається з трансформатором номіналом 20/1 або підрозділами 100/5. Це пов'язано з тим, що відношення 100/5 виражає «номінальний струм на вході/виході», а не фактичне співвідношення первинних та вторинних струмів. Також зверніть увагу, що кількість витків і струмів у первинній та вторинній обмотках пов'язані обернено пропорційно.

Але відносно великі зміни у співвідношенні витків трансформаторів струму можуть бути досягнуті шляхом зміни первинних витків через вікно трансформатора струм, де один первинний виток дорівнює одному проходу, а більш одного проходу через вікно призводить до зміни електричного співвідношення.

Так, наприклад, трансформатор струму з ставленням, скажімо, 300/5А можна перетворити на інший з 150/5А або навіть 100/5А, пропустивши основний первинний провідник через його внутрішнє вікно два або три рази, як показано нижче. Це дозволяє вищому значенню трансформатора струму забезпечувати максимальний вихідний струм для амперметра, коли використовується на менших первинних лініях струму.

Приклад трансформатора струму

Трансформатор струму стрижневого типу, який має 1 виток на своїй первинній обмотці та 160 витків на своїй вторинній обмотці, повинен використовуватися зі стандартним діапазоном амперметрів із внутрішнім опором 0,2 Ом. Амперметр необхідний для повного відхилення шкали, коли первинний струм становить 800 А. Розрахуйте максимальний вторинний струм та вторинну напругу на амперметрі.

Вторинний струм:

Напруга через амперметр:

Вище ми бачимо, що оскільки вторинна обмотка трансформатора струму підключена до амперметра з дуже малим опором, падіння напруги на вторинній обмотці складає всього 1,0 В при повному первинному струмі.

Однак, якщо амперметр був видалений, вторинна обмотка фактично розімкнена, і, таким чином, трансформатор діє як трансформатор, що підвищує. Це частково пов'язано з дуже великим збільшенням потоку, що намагнічує, у вторинному сердечнику, оскільки реактивний опір вторинного витоку впливає на вторинну індуковану напругу, тому що у вторинній обмотці немає протилежного струму, щоб запобігти цьому.

Результатом є дуже висока напруга, наведена у вторинній обмотці, що дорівнює відношенню: Vp (Ns/Np), що розвивається через вторинну обмотку Наприклад, припустимо, що наш трансформатор струму зверху використовується на трифазній лінії електропередачі напругою 480 вольт. Отже:

Ця висока напруга пов'язана з тим, що відношення вольт на витки у первинній та вторинній обмотках практично постійно, а оскільки Vs = Ns * Vp, значення Nsі Vpє високими значеннями, тому Vsнадзвичайно велике.

Тому трансформатор струму ніколи не слід залишати розімкненим або працювати без навантаження, коли через нього протікає основний первинний струм, так само, як трансформатор напруги ніколи не повинен працювати при короткому замиканні. Якщо амперметр (або навантаження) повинен бути видалений, спочатку слід встановити коротке замикання на вторинних клемах, щоб унеможливити ризик удару струмом.

Ця висока напруга пояснюється тим, що коли вторинна обмотка розімкнена, залізний сердечник трансформатора працює з високим ступенем насичення і ніщо не може його зупинити, він створює аномально велику вторинну напругу, і в нашому прикладі вище це було розраховано на 76,8 кВ! Ця висока вторинна напруга може пошкодити ізоляцію або призвести до ураження електричним струмом при випадковому дотику до клем трансформатора струму.

Ручні трансформатори струму

В даний час є багато спеціалізованих типів трансформаторів струму. Популярний і портативний тип, який можна використовувати для вимірювання навантаження ланцюга, називається «кліщами», як показано малюнку.

Вимірники затискачів відкривають і закривають навколо провідника зі струмом і вимірюють струм, визначаючи магнітне поле навколо нього, забезпечуючи швидке зчитування результатів вимірювань, як правило, на цифровому дисплеї без відключення або розмикання ланцюга.

Поруч із ручним затискачем типу трансформатора струму є трансформатори струму з розділеним сердечником, які мають один кінець знімний, тому немає необхідності від'єднувати провідник навантаження чи шину його установки. Вони доступні для вимірювання струмів від 100 до 5000 ампер, з квадратними розмірами вікна від 1″ до понад 12″ (від 25 до 300 мм).

Підсумовуючи, можна сказати, що трансформатор струму (ТТ)являє собою тип вимірювального трансформатора, що використовується для перетворення первинного струму на вторинний струм через магнітне середовище. Його вторинна обмотка забезпечує значно зменшений струм, який можна використовувати для виявлення умов надструму, зниженого струму, пікового або середнього струму.

Первинна котушка трансформатора струму завжди послідовно з'єднана з головним провідником, в результаті чого її також називають послідовним трансформатором. Номінальний вторинний струм розрахований на 1А чи 5А для простоти виміру. Конструкція може бути одним первинним витоком, як у типах тороїдальних, кільцевих або стрижневих, або кілька витків первинної обмотки, як правило, для малих коефіцієнтів струму.

Трансформатори струму призначені для використання як пристрої пропорційного струму. Тому вторинна обмотка трансформаторів струму ніколи не повинна експлуатуватися в розімкнутому ланцюзі, так само, як трансформатор напруги ніколи не повинен працювати при короткому замиканні.

Дуже висока напруга виникає в результаті розімкнутого ланцюга вторинного ланцюга трансформатора струму під напругою, тому їх клеми повинні бути замкнуті коротко, якщо амперметр повинен бути видалений або коли ТТ не використовується перед включенням живлення системи.

У наступній статті про трансформатори ми розглянемо, що відбувається, коли ми з'єднуємо разом три окремі трансформатори в конфігурації «зірка» або «трикутник», щоб отримати потужніший силовий трансформатор, званий який використовується для живлення трифазних джерел живлення.