Как рассчитать коэффициент трансформации трансформаторов тока?

Содержание

Определение коэффициента трансформации счетчика электроэнергии

На крупных зданиях и объектах устанавливают специальные механизмы контроля электричества, которые рассчитаны на объемные показатели токов (свыше 100А). Поэтому есть необходимость установки понижающих трансформаторов. Для корректного снятия показаний со всех устройств нужен расчетный коэффициент учета электроэнергии.

Что такое коэффициент трансформации

Коэффициент трансформации счетчика электроэнергии – это параметр технического назначения, который определяет точность показаний устройств учета потребляемой энергии.

Электросчетчики крупных объектов (промышленных, торговых, иных) не подключаются к общедомовой сети напрямую, потому что классические приборы не дают нужного уровня напряжения. Чтобы снизить вероятность поломки, необходимо снижать данные мощности на вход через установленные трансформаторы.

Расчетный коэффициент учета электроэнергии – это показатель, отражающий соотношение силы тока и данных счетчиков. При большом объеме потребляемого электричества приборы не отражают действительного количества, поэтому применяется дополнительный расчет. Цифра коэффициента – выше единицы на несколько пунктов. При умножении получается значение фактически потребленной электроэнергии.

Еще один момент – уровень трансформатора по погрешности. Счетчики энергии соответствуют 0,5 или 0,2. Чем выше значение, тем менее точные данные показывают устройства.

Формула для определения КТ

Расчет показаний электросчетчика с трансформаторами тока и соответствующими коэффициентами производится по определенной формуле. Результат отражает необходимое масштабирование – повышение или понижение данных. Другими словами – трансформатор изменяет уровень напряжения и показывает колебания в цифрах.

Чтобы понять, как правильно считать показания счетчика электроэнергии с трансформаторами тока, стоит разобраться с используемой формулой. В большинстве случае коэффициент трансформации шифруют английскими буквами k и n (другие символы встречаются реже). Если обозначение на трансформаторе k ˂ 1, значит, устройство работает на повышение, если k ˃ 1 – на понижение.

Общая формула следующая:

где: U1 – уровень напряжения на входе, U2 – уровень на выходе, N1 – первичная обмотка (число витков), N2 – вторичная обмотка (число витков).

Данная формула используется, если можно пренебречь показателями потерь в обмотках. В ином случае прибегают к следующим расчетам:

где: R1и R2 – данные по сопротивлению первичной и вторичной обмоток соответственно, I1 и I2 – уровень силы электроэнергии на соответствующих витках.

Для крупных объектов формулы могут быть сложнее указанных, чтобы расчеты учитывали все нюансы и детали потребления электроэнергии.

Коэффициент трансформации (учета) электросчетчика – это величина, на которую умножают показатели счетчиков, чтобы получить более корректные данные. Например, для домашних сетей – 20 единиц. Если использовать коэффициент и цифры с экрана счетчика, можно получить количество реально потребленной энергии.

Разновидности приборов учета электроэнергии

Устройства для подсчета электроэнергии – это многофункциональные механизмы, которые могут отражать текущее положение данных, сохранять и передавать важную информацию. На сегодняшний день используют три разных варианта счетных механизмов.

Механические или индукционные приборы учета

Классический тип устройств, который встречается чаще всего. Конструкция состоит из двух обычных катушек. Одна из них ограничивает данные переменного напряжения, предотвращая искажения и получая электрический ток. Вторая преобразует поток переменного напряжения.

Основные плюсы – простота в эксплуатации, долговечность устройств. Срок службы счетчиков подобного типа высокий, а стоимость – низкая. Минус – габариты механизма.

Механические приборы имеют большую погрешность, которая сильно заметна при использовании в сетях с невысоким напряжением.

Электронные приборы учета

Устройства имеют более высокий уровень точности в подсчетах, но и цена их выше. Дополнительный плюс – возможность функционировать в нескольких режимах (например, утро и ночь, двух- и трехтарифные приборы).

Электронные счетчики преобразуют входящие аналоговые показатели в специальную цифровую кодировку, которые в свою очередь преобразуются небольшим микроконтроллером. Полученные данные можно увидеть на дисплее. Такие приборы стараются устанавливать все чаще, заменяя устаревшие механические модели.

Другие преимущества – компактный размер, возможность дистанционного контроля.

Гибридные приборы учета

Являются средним вариантом между счетчика электронного и механического типа работы. С одной стороны – устройства оснащают цифровым дисплеем для удобства. С другой – используют классический индукционный способ получения и обработки данных.

Гибридные устройства устанавливают редко, предпочитая аналоговые или электронные механизмы.

Полезные рекомендации

Электросчетчики позволяют посмотреть количество потребляемой энергии, чтобы адекватно оценить расход и посчитать итоговую оплату. Устройства различаются по классу точности, мощности, степени допустимой погрешности. Чтобы получить точные данные, снимают показания, с помощью коэффициента и калькулятора вычисляют фактическое потребление.

Для жилых домов в городской зоне и поселках используют небольшие устройства – однофазные счетчики (например, Меркурий 230 ART-03 CN, производство г. Москва) или многотарифные приборы, подходящие для сети в 220 Вольт или 120 Ампер.

Важно, чтобы каждое новое устройство имело пломбу проверки государственного образца. Без этого показания электросчетчика не будут считаться достоверными, и приниматься контролирующими органами. Выбирать подходящий счетчик и высчитывать фактические показатели можно самостоятельно или через контролеров.

Определение и расчет коэффициента трансформации счетчика электроэнергии

Все приборы учета электроэнергии, которые рассчитаны на большие токи (от 100 А и выше) имеют в своем составе понижающие трансформаторы. Они уменьшают ток, поступающий непосредственно на измерительную часть. Одним из основных параметров для потребителя в этом случае является коэффициент трансформации счетчика электроэнергии. Он необходим для правильного снятия показаний с таких измерительных приборов.

Читайте также:  Датчик движения и звука для включения света

Техническая характеристика коэффициента

Коэффициент трансформации – отношение токов нагрузки и электрического счетчика. В данном случае он всегда будет больше единицы, так как токи потребления превышают измерительные. При подсчете израсходованной электроэнергии, показания на циферблате или панели, умножаются на данный коэффициент. Получившееся значение является правильным количеством потребленных киловатт-часов.

А также трансформаторы имеют класс точности. Для оборудования учета электроэнергии он равен 0,2 или 0,5. Чем ниже значение класса, тем более высокая точность измерительных приборов.

Виды электросчетчиков

Существует огромное количество различных электросчетчиков. Однако их всех можно разбить на три основных вида:

  • индукционные или механические;
  • электронные;
  • гибридные.

Механические устройства

Конструктивно индукционные счетчики выполнены следующим образом – между двух катушек, токовой и напряжения, находится алюминиевый диск, который механически связан со шкалой.

Принцип работы – ток, протекающий по катушкам, создает электромагнитное поле, которое заставляет вращаться диск. Он через червячную передачу передает свое вращение на механизм отсчета. Чем больший ток протекает через катушки, тем большая индуктивность электромагнитного поля, которое заставляет быстрее вращаться диск, а следственно и шкалу.

В классификации счетчиков индуктивные являются самыми неточными. Это обусловлено погрешностями, возникающими при преобразовании электромагнитного поля во вращение диска. А также довольно серьезные погрешности могут возникать и в механизме вращения шкалы.

Главным достоинством данного вида – низкая цена.

Правильный выбор трансформатора тока для счетчика

Разновидность устройств

При выборе трансформатора нужно учитывать его место расположение (закрытые или открытые распределительные установки, встраиваемые системы), а также конструктивные особенности исполнения (проходные, шинные, опорные, разъемные).

Проходной ТТ устанавливают в комплексных РУ и используют в качестве проходного изолятора. Опорные используют для установки на ровной поверхности. Шинный ТТ устанавливается непосредственно на токоведущие части. В роли первичной обмотки трансформатора выступает участок шины. Встроенные модели как элемент конструкции, устанавливаются в силовые трансформаторы, масляные выключатели и пр. Разъемные ТТ выполнены разборными для быстрой установки на жилы кабеля, без физического вмешательства в целостность электрических сетей.

Кроме того, разделение также проходит по типу используемой изоляции:

  • литая;
  • пластмассовый корпус;
  • твердая;
  • вязкая компаудная;
  • маслонаполненная;
  • газонаполненная;
  • смешанная масло-бумажная.

И различают по спецификации и сфере применения:

  • коммерческий учет и измерения;
  • защита систем электроснабжения;
  • измерения текущих параметров;
  • контроль и фиксация действующих значений;

Также различаются трансформаторы по напряжению: для электроустановок до 1000 Вольт и выше.

Правила выбора

При выборе трансформатора его напряжение не должно быть меньшим, чем номинальное напряжение счетчика.

U ном ≥ U уст

Аналогично поступаем при выборе ТТ по току, который должен быть равен или больше максимального тока контролируемой установки. С учетом аварийных режимов работы.

I ном ≥ I макс.уст

В ПУЭ описаны правила и нормативные требования к устройствам коммерческого учета счетчиками, а также уделено не мало внимания трансформаторам тока и нормам расчетных мощностей. Детально ознакомится можно в пункте ПУЭ 1.5.1 (Глава 1.5).

Помимо этого существуют следующие правила выбора трансформатора тока для счетчика:

  1. Длина и сечение проводников от ТТ к узлу учета должны обеспечивать минимальную потерю напряжения (не более 0.25% для класса точности 0.5 и 0.5% для трансформаторов точностью 1.0). Для счетчиков, используемых для технического учета, допускается падение напряжения 1.5% от номинального.
  2. Для систем АИИС КУЭ трансформаторы должны иметь высокий класс точности. Для установки в такие системы используют ТТ класса S 0.5S и 0.2S, позволяя увеличить точность учета при минимальных первичных токах.
  3. Для коммерческого учета нужно выбрать класс точности ТТ не более 0.5. При использовании счетчика точностью 2.0 и для технического учета, допускается применение трансформатора класса 1.0.
  4. Выбор ТТ с завышенной трансформацией допускается, если при максимуме тока нагрузки, ток в трансформаторе не меньше 40% от I ном электросчетчика.
  5. При расчете количества потребленной энергии необходимо учитывать коэффициент преобразования.
  6. Расчет параметров ТТ производится в зависимости от сечения проводника и расчетной мощности.
Читайте также:  Параметры светодиодов в светодиодных лампах

По таблице ниже, согласно получившимся расчетным параметрам выбираем ближайший ТТ:

При заключении договора с энергоснабжающей организацией, в случае когда для производства учета необходима установка трансформаторов тока, для организации узла учета, выдаются технические условия, в которых указано модель узла учета а также тип ТТ, номинал автоматических выключателей место их установки для конкретной организации. В результате самостоятельные расчеты ТТ производить не нужно.

Напоследок советуем читателям https://samelectrik.ru просмотреть полезное видео по теме:

Надеемся, теперь вам стало понятно, как выбрать трансформаторы тока для счетчиков и какие варианты исполнения ТТ бывают. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Наверняка вы не знаете:

Коэффициент трансформации

Трансформатор представляет собой одно,- или многообмоточную систему на общем магнитопроводе, связанные взаимоиндукцией и предназначенные для преобразования (трансформации) величины напряжения переменного тока без изменения частоты. Что такое коэффициент трансформации, и как определяется эта величина? Коэффициентом трансформации называется характеристика трансформатора, которая определяет его преобразовательные свойства. Данное свойство является основным и находится в общем случае отношением числа витков в обмотках.

Кроме преобразования, трансформаторы выполняют роль гальванической развязки входных и выходных цепей (исключение – автотрансформатор).

Свойства трансформатора

Большинство людей знакомо с трансформаторами только в том смысле, что они являются преобразователями переменного напряжения, повышающими или понижающими.

К сведению. На самом деле трансформатор не является преобразователем. Он масштабирует в определенных пределах электрические величины.

Соответственно, можно говорить о трансформаторах:

Трансформатор напряжения

Наиболее известное устройство. Включается параллельно нагрузке. Его задача состоит в изменении входного напряжения с заданным коэффициентом. Как определить этот коэффициент? В простейшем случае он численно равен отношению количества витков в обмотках. Говорят о понижающем трансформаторе, когда количество витков первичной (сетевой) обмотки меньше, чем у вторичной. Тогда на выходе напряжение также будет меньше. У повышающего, наоборот, количество витков вторичной (нагрузочной) обмотки превосходит количество первичной.

Включение трансформатора напряжения

Обратите внимание! В более общем случае устройство может иметь не две, а более обмоток. Для каждой из обмоток будет иметься свой коэффициент трансформации, причем часть обмоток будут понижающими, а часть –повышающими.

Любой трансформатор напряжения обратим, то есть, подав на любую из вторичных обмоток переменное напряжение, получим его и на выходе первичной, с тем же коэффициентом преобразования (трансформации).

Определение коэффициента трансформации производится по формуле:

Как уже говорилось, коэффициент трансформации определяется отношением количества витков. Это справедливо только для режимов холостого хода, когда сопротивления проводов обмоток не вносят потерь. Ток, который протекает в обмотках, создает на их сопротивлении падение напряжения, которое вычитается из ЭДС ненагруженного преобразователя. Таким образом, при увеличении нагрузки коэффициент трансформации падает. Аналогичная ситуация возникает для обмоток, выполненных проводами различного сечения.

Пример. Имеем понижающий трансформатор с коэффициентом трансформации, равным 10, на двух вторичных обмотках, но одна из которых выполнена проводом, сечением в два раза меньше. При одинаковых нагрузках напряжение на той обмотке, где использовался более тонкий провод, будет ниже на величину падения напряжения на сопротивлении обмоточного провода.

У трансформатора может быть и одна обмотка. В таком случае он называется автотрансформатором. Обмотка в таком случае имеет как минимум три вывода. К одной из пары выводов подключается входное напряжение. Выходное напряжение снимается с одного из входных и оставшегося свободным. Автотрансформатор также может быть повышающим и понижающим.

Трансформатор тока

Данное устройство более известно тем, кто занимается измерениями и обслуживанием мощных электрических установок. Измерение токов больших величин связано с определенными затруднениями, связанными с обеспечением безопасности и трудностями в изготовлении измерительных приборов для непосредственного измерения. Кроме измерений, сигналы с данных устройств используются системами защиты и сигнализации.

Включение трансформатора тока

Трансформатор тока подключается в цепь последовательно с нагрузкой. Соответственно, ток в первичной обмотке в точности равен току нагрузки. На вторичной обмотке получается напряжение, пропорциональное коэффициенту трансформации тока.

Коэффициент трансформации определяется таким же образом, как и для трансформаторов напряжения, но с поправкой на ток холостого хода, который вызван намагничиванием и потерями в магнитопроводе.

Данные устройства тока имеют специфические области применения, поэтому их строго классифицируют по нескольким критериям:

  • По назначению бывают защитные, измерительные, лабораторные, промежуточные;
  • По типу установки – внутренние, наружные, переносные, накладные, встроенные;
  • По типу конструкции – одно,- и многовитковые или шинные;
  • По типу изоляции – сухие, масляно-бумажные, с компаундной заливкой или газонаполненные;
  • По рабочему напряжению. Для трансформаторов тока отечественного производства установлен ряд стандартных рабочих напряжений от 0.66 до 1150 кВ;
  • По номинальному первичному току. Также существует диапазон градаций от 1 до 40000 А. Это основной показатель, по которому выбирается необходимый трансформатор тока;
  • По номинальному вторичному току. Обычно 1 или 5 А, но в некоторых случаях может быть 2 или 2.5 А;
  • По мощности вторичной нагрузки – от 1 до 120 ВА;
  • По числу ступеней преобразования – одно,- и многоступенчатые.

К сведению. Характеристики, определяющие тип и назначение трансформаторов тока, указываются на заводской бирке изделия.

Коэффициент трансформации трансформатора тока в характеристиках не указывается, но его легко определить самостоятельно, зная значения первичного и вторичного токов, указанных в технических характеристиках. Коэффициент трансформации тока равен их отношению:

В отличие от аналогичных устройств, токовые трансформаторы нельзя включать без нагрузки, поскольку это приведет к выходу их из строя и появлению на выходных клеммах опасно высокой ЭДС.

Трансформатор сопротивления

Подобное устройство можно назвать еще согласующим трансформатором, так как его задача – согласовывать сопротивления источника и нагрузки для точной передачи сигнала в различных каскадах электронных схем. В данном случае не важны значения напряжений и токов в цепях, поскольку определяющим является согласованная работа каскадов с разными сопротивлениями, которые и трансформируют трансформатор сопротивления.

Читайте также:  Соединение трехфазного двигателя в однофазную сеть

Включение согласующего трансформатора

Коэффициент трансформации трансформатора сопротивления также определяется отношением количества витков обмоток, но в отношении сопротивления нагрузки и источника используется квадратичная зависимость, формула такова:

Таким образом, если известны сопротивления нагрузки и источника, требуемый коэффициент трансформации находится из зависимости:

В дальнейшем найденный коэффициент трансформации используется для расчета обмоток.

Видео

Невский трансформаторный завод «Волхов»

Технический портал компании

Категории

Трансформаторы тока с возможностью изменения коэффициента трансформации

Трансформаторы тока с возможностью изменения коэффициента трансформации

Реализуемая в Российской Федерации политика энергосбережения, а также растущая стоимость электрической энергии требуют все большей и большей эффективности ее учета.

Использование трансформаторов тока с большими номинальными первичными токами при значении фактических нагрузок присоединений менее 20% от номинального первичного тока трансформатора экономически нецелесообразно и приводит к тому, что часть транзита электрической энергии не учитывается.

Для обеспечения достаточной точности учета и сохранения существующих коэффициентов трансформации обмоток измерений и РЗА, проектировщики все чаще стали обращать внимания на трансформаторы тока с возможностью изменения коэффициента трансформации (КТ)

Изменение номинального КТ в трансформаторах тока возможно следующими способами:

1 способ: Применение трансформаторов тока с возможностью переключения по первичной стороне (исполнение «П»). Принципиальная электрическая схема представлена на рисунке 1.

Рис. 1 –Схема электрическая принципиальная для трансформаторов тока

с возможностью переключения по первичной стороне.

Первичная катушка трансформаторов тока в исполнении «П» состоит из двух секций с равным количеством витков. Переключение КТ производится путем изменения количества витков в первичной катушке при помощи перемычек на первичных контактах. Таким образом, возможно последовательное, либо параллельное соединение секций первичной катушки. При этом, количество витков во вторичных катушках при изменении КТ сохраняется. Изменение КТ происходит на всех вторичных катушках данного трансформатора без изменения таких параметров, как номинальный класс точности, номинальный коэффициент безопасности приборов и номинальная вторичная нагрузка.

Имея неоспоримое преимущество в наличии разных коэффициентов трансформации в одном корпусе, стоит отметить и ограничения, связанные с конструктивными особенностями трансформаторов, которые имеются в первом способе изменения КТ:

  • изменение коэффициента трансформации возможно только с двойной кратностью. Например 50-100/5; 100-200/5; 200-400/5 и т.д.;
  • возможно только два коэффициента трансформации;
  • ограничение по максимальному значению первичного тока (не более 600 А).
  • трансформатор тока должен быть опорного типа.

2 способ: Применение трансформаторов тока с отпайками (ответвлениями) по вторичной стороне.

Вторичная катушка в данных трансформаторах имеет не только начало и конец обмотки, но и промежуточные ответвления (отпайки). Количество отпаек может быть несколько, но не менее одной. Переключение КТ производится путем изменения количества витков во вторичной катушке.

Рассмотрим более подробно второй способ на примере встроенного трансформатора тока с коэффициентами трансформации 200/5, 600/5, 1000/5.

Принципиальная электрическая схема данного трансформатора представлена на рисунке 2.

Рис. 2 –Схема электрическая принципиальная для встроенного трансформаторов тока

с отпайками (ответвлениями) по вторичной стороне.

Для обеспечения наибольшего из коэффициентов трансформации обмотки 1000/5, подключение необходимо произвести к началу «И1» и концу «И4» обмотки. При этом, промежуточные ответвления «И2», «И3» не должны быть закорочены и заземлены. В ином случае требуемый коэффициент трансформации, а следовательно, и класс точности, не будут обеспечены, т.к. часть витков обмотки будет закорочена. Необходимо также заземлять один из выводов («И1» или «И4») в соответствии с п.3.4.23 ПУЭ.

Для обеспечения коэффициента трансформации 200

/5, подключение необходимо произвести к началу «И1» и к промежуточному ответвлению «И2». Все последующие ответвления «И3», «И4» не закорачиваются и не заземляются. Кроме этого, следуя требованиям ПУЭ необходимо заземлить один из выводов («И1» или «И2»).

Для обеспечения коэффициента трансформации 600/5, подключение необходимо произвести к началу «И1» и к промежуточному ответвлению «И3». Последующее ответвление «И4», промежуточное ответвление «И2», не закорачиваются и не заземляются. Заземляется один из выводов («И1» или «И3»).

Чаще всего заказчику нужны трансформаторы тока с несколькими отпайками, при этом номинальный класс точности, номинальный коэффициент безопасности приборов и номинальная вторичная нагрузка должны быть одинаковыми на каждой отпайке.

Например: ТВ-НТЗ-110-0.5Fs5/0.5Fs5/0.5Fs530/30/30-200/5-600/5-1000/5 40кА УХЛ2

Технически это сделать проблематично. Намотка вторичной обмотки с отпайкой ведется на один и тот же магнитопровод с установленной предельной индукцией, определяющей коэффициент безопасности, причем отношение количества витков отпайки к виткам обмотки равно отношению соответствующих им коэффициентов трансформации.

Исходя из расчета номинальной индукции в магнитопроводе:

при сохранении равенства номинальной нагрузки ​ ( r_ <2н >) ​ и остальных параметров обмотки с отпайкой, учитывая количество витков получаем отношение индукции ​ ( B_<обм>⁄B_ <отп >) ​, а значит и отношение коэффициентов безопасности ​ ( K_<(б обм)>⁄K_ <(б отп)>=(B_<пред>/B_ <обм>)⁄(B_<пред>/B_ <отп>)=B_<отп>⁄B_ <обм>) ​ пропорциональное отношению ​ ( ω_<2 обм>⁄ω_ <2 отп>) ​ . Аналогично при сохранении коэффициентов безопасности номинальные нагрузки будут зависеть от числа витков обмотки.

Таким образом, при расчете и изготовлении вторичных обмоток трансформаторов с отпайками возможно сохранение ​ ( K_ <б >) ​ при различных номинальных нагрузках:

ТВ-НТЗ-110-0.5Fs5/0.5Fs5/0.5Fs5-30/50/100-200/5-600/5-1000/5 40кА УХЛ2,

либо сохранение нагрузок при различных значениях ( K_ <б >) ​ :

ТВ-НТЗ-110-0.5Fs5/0.5Fs10/0.5Fs15-30/30/30-200/5-600/5-1000/5 40кА УХЛ2.

Сохранение номинального класса точности, номинального коэффициента безопасности приборов и номинальной вторичной нагрузки при изменении коэффициента трансформации возможно только в случае применения трансформаторов тока с переключением по первичной стороне (первый способ, рассматриваемый выше). Параметры вторичной катушки не меняются, т.к. переключение коэффициента трансформации происходит по первичной стороне.

Стоит отметить, что применение трансформаторов тока с отпайками (ответвлениями) по вторичной стороне (второй способ изменения КТ) в настоящий момент получил более широкой распространение, из-за следующих преимуществ по отношению к первому способу изменения КТ:

  • возможность обеспечение от двух и более коэффициентов трансформации на одной вторичной обмотке;
  • отсутствие ограничения по максимальному значению первичного тока;
  • отсутствие ограничения по конструктивному типу исполнения трансформаторов. Изготовление с отпайками по вторичной стороне возможно на встроенных, опорных, проходных шинных и других типах трансформаторов.
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector