Как выбрать трансформатор тока

Чтобы измерить параметры сети с высокими электрическими нагрузками, используют трансформаторы тока (ТТ). Устройства преобразуют высокие токи в более низкие для безопасного измерения или учета электроэнергии.

В статье расскажем, как выбрать трансформатор тока для счетчика, на какие характеристики обратить внимание.

Типы трансформаторов

ТТ классифицируют по следующим параметрам:

• категория размещения, климатическое исполнение;
• принцип конструкции;
• вид изоляции;
• количество ступеней трансформации;
• количество вторичных обмоток и их назначение;
• число коэффициентов трансформации;
• номинальное напряжение;
• дополнительные и специальные характеристики.

Как устроен трансформатор тока

Изделие состоит из силовой и измерительной цепи. На стальной сердечник в форме кольца намотана проволока, которая образует вторичную обмотку. Концы выводят к клеммам И1, И2, их подключают к устройствам защиты, контрольным и измерительным приборам, счетчикам.

Сквозь кольцевой сердечник продета металлическая пластина (шина), которая образует первичную обмотку. Через выводы Л1, Л2 к шине присоединяют проводник, по которому протекает высокий ток.

Во время работы ТТ вторичная обмотка должна быть накоротко замкнута перемычкой или на измерительный прибор. Разрывать ее при прохождении электричества запрещено, чтобы напряжение не подскочило в разы. По правилам безопасности обмотку также нужно заземлять в одной физической точке.

Основные критерии выбора

Ключевые характеристики устройства: коэффициент трансформации, класс точности, номинальное напряжение и ток, мощность нагрузки. Подробнее рассмотрим каждый критерий, чтобы вам проще было решить, какой трансформатор тока выбрать.

Подбор по количеству коэффициентов

Электричество проходит по первичной обмотке, за счет чего в сердечнике образуется магнитное поле. Под действием поля возникает вторичный ток, который пропорционален первичному на величину коэффициента трансформации. Отношение токов производитель указывает на корпусе прибора.

Надпись «75/5» означает, что после преобразования первичного значения 75 А, вторичный ток составит 5 А. В данном случае коэффициент равен 15. Если неправильно подобрать коэффициент, измерительный прибор будет работать с большой погрешностью.

ТТ могут быть с несколькими коэффициентами, их получают при изменении числа витков первичной или/и вторичной обмотки, при применении двух и более вторичных обмоток с различным количеством витков.

Ступени трансформации

В одноступенчатых ТТ первичный ток преобразуется единожды во вторичный.

Модели с несколькими ступенями преобразования называют каскадными. Первичная обмотка этих устройств разделяется на несколько участков. В каждом элементе происходит свое преобразование с соответствующим коэффициентом трансформации.

Тип преобразования тока

В большинстве моделей используют электромагнитное преобразование, в результате которого первичная и вторичная обмотки взаимодействуют между собой по закону магнитной индукции.

Существует более современный, оптико-электронный метод, который применяют в измерительных ТТ. Электрический сигнал преобразуют в световой, передают по оптическому каналу и снова трансформируют в электрический с последующим усилением.

Витки

Отношение токов первичной и вторичной обмотки обратно пропорционально количеству витков обмоток и выражается формулой: I₁/I₂=W₂/W₁, где:

• I₁, I₂ — соответствующие токи;
• W₁, W₂ — количество витков.

Шина, как правило, образует один виток, но может состоять из нескольких. Вторичная обмотка содержит большее количество витков на величину коэффициента трансформации. Если первичная состоит из одного витка, то при коэффициенте 300/5 на вторичной должно быть 60 витков.

Тип изоляции

Трансформаторы по данному признаку производят с литой изоляцией, твердой, фарфоровой или полимерной покрышкой, в пластмассовом корпусе, маслонаполненные, газонаполненные, бескорпусные.

Сферы применения ТТ

Данные устройства монтируют в жилых домах, офисных центрах, на объектах торговли. Их применяют для учета электричества, измерения параметров, систем защиты, управления и сигнализации, контроля и фиксации значений.

Измерительный трансформатор снижает электрические параметры цепи до нужного значения, чтобы их можно было легко и безопасно измерить. Его используют для корректной работы счетчиков и мультиметров.

Защитный ТТ применяют в системах релейной защиты. Он разделяет цепи высокого и низкого напряжения и обеспечивает безопасность.

Способы установки

Во время монтажа учитывают конструктивные особенности изделия. Опорный и проходной трансформаторы устанавливают в комплектных распределительных устройствах, сборных камерах одностороннего обслуживания и различных электрических установках.

Конструкцию шинного типа ставят в места, где в качестве первичной обмотки используют шину. Встроенные модели устанавливают в силовые трансформаторы, масляные выключатели; разъемные — на жилы кабеля без нарушения целостности цепи.

Класс точности обмотки

ТТ служит посредником между сетью и измерительным прибором, он вносит определенную погрешность в измерения. Изделие подразделяют по классу точности: 0,1; 0,2; 0,2S; 0,5; 0,5S; 1; 3; 5; 5р; 10; 10р.

Самые высокие требования действуют для коммерческих цепей измерения. В релейной защите применяют приборы с минимальным классом точности. Погрешности не должны выходить за пределы допускаемых областей.

Классификация:

• 10р; 5р — самый грубый по точности, подходит для защитных цепей;
• 3; 1; 0,5 — для подключения измерительных приборов;
• 0,5S; 0,2S — для учета электроэнергии.

Защитный трансформатор нельзя использовать для учета электроэнергии, счетчик будет показывать неправильный расход из-за большой погрешности.

Счетчики и ТТ должны проходить плановую поверку. Если за межповерочный период параметры точности ухудшились и больше не соответствуют норме, то устройство следует заменить.

Напряжение и номинальный ток

Трансформаторы бывают на напряжение от 660 В до 750 кВ и выше. Данное значение должно быть больше или равно расчетному напряжению нагрузки. В быту используют устройства на 660 В.

Правильный выбор номинала первичного тока влияет на точность измерения, его величину определяют исходя из задачи и условия применения.

Для универсальности измерения условились использовать вторичный ток 5 А, реже — 1 А. При заданном коэффициенте трансформации это значение будет постоянным.

Выбор трансформатора для подключения расчетных счетчиков

Учет электричества выше 100 А производят с помощью счетчиков, которые подключают через ТТ. Соединение делают проводами оптимального сечения и длины, чтобы обеспечить минимальную потерю напряжения. При расчете электроэнергии показания счетчика умножают на коэффициент трансформации.

Рассмотрим, как подобрать трансформатор тока по мощности. По стандарту номинальная мощность ТТ имеет следующие значения: 2,5; 5; 10; 15; 30 ВА и выше. Она показывает способность пропускать вторичный ток через нагрузку в пределах допускаемой погрешности.

Потребляемая мощность должна быть близка к номинальной мощности. Если превысить эту величину, устройство выйдет за пределы своего класса точности — показания будут неверными.

Однофазный счетчик

Данный прибор подключают через ТТ двумя проводниками: фазным и нулевым. Схему подключения приводят в паспорте изделия. Обращайтесь к квалифицированному электрику, который сделает расчет, правильно подберет и установит нужное устройство.

Трехфазный счетчик

Трансформатор тока для трехфазного счетчика устанавливают отдельно на каждую фазу. Прибор учета подключают к ТТ через переходную испытательную коробку, которая закорачивает перемычкой вторичные цепи.

С помощью этой коробки обесточивают фазы и отключают электросчетчик при его замене. Также проводят поверку точности измерений без отключения потребителя.

Пример расчета трансформатора тока

Коэффициент трансформации выбирают по нагрузке с учетом работы в аварийном режиме.

По правилам устройства электроустановок при максимальной нагрузке ток во вторичной обмотке должен составлять не менее 40% номинального тока счетчика, при минимальной рабочей нагрузке — не менее 5%. Если max и min нагрузки оказались ниже указанных значений, выбирают ТТ меньшего номинала.

Чтобы не ошибиться с выбором, проводят расчет параметров для каждого отдельного случая. Пример смотрите на иллюстрации.

Резюме

В статье разобрали основные виды трансформаторов тока и ключевые параметры, на которые стоит обратить внимание. Если остались вопросы и не можете самостоятельно определиться, обратитесь за помощью к опытному электрику или консультанту компании «Стройтехснабжение».