V výkonových obvodech 380 V s vysokými proudy se podle PUE používá převodník speciální konstrukce, nazývaný proudový transformátor. S jeho pomocí je možné snížit hodnotu současného ukazatele o tolikrát, kolikrát je uvedeno v technických charakteristikách. Abyste pochopili princip fungování takových převodníků, musíte se seznámit s jejich návrhem.
Designové vlastnosti
Transformátory elektrického proudu obsahují následující konstrukční prvky:
- uzavřené jádro (magnetické jádro);
- primární vinutí;
- sekundární (spouštěcí) cívka.
Primární vinutí je zapojeno do série s řízeným obvodem, takže jím protéká veškerý fázový proud. Sekundární cívka je naložena na zařízení připojené k síti - ochranné relé nebo měřící zařízení. V důsledku rozdílu v počtu závitů v každé z cívek je aktuální složka v sekundárním vinutí snížena na hodnotu stanovenou transformačním koeficientem.
Protože odpor zátěžových obvodů je zanedbatelný, má se za to, že tato zařízení pracují v režimu velmi blízkém zkratu.
Obvykle mají několik skupin sekundárních vinutí, z nichž každé se používá pro vlastní účely. Mohou se připojit k:
- ochranná zařízení (napěťová relé, například);
- měřicí a diagnostické vybavení;
- ovládací zařízení.
Odpor výstupních vinutí je přísně normalizován, protože i malá odchylka od hodnoty uvedené v TU vede ke zvýšení chyby měření nebo ke zhoršení charakteristik odezvy.
Významným rozdílem mezi CT a jejich souvisejícími transformátory napětí jsou funkce prováděné těmito zařízeními a princip činnosti. Proudové transformátory poskytují především ochranu připojeného zatížení a specifikovanou přesnost měření. Druhý typ se vyznačuje čistě převádějícím provozním režimem, který je relevantní pouze pro provoz v silových obvodech.
Aktuální klasifikace transformátoru
Pochopení toho, k čemu je CT určeno, pomůže seznámit se s obecně přijímanou klasifikací těchto zařízení. Známé příklady převodu zařízení se liší v následujících hlavních funkcích:
- Účel - funkce prováděná každým konkrétním zařízením.
- Způsob instalace v místě provozu.
- Konstrukční prvky, včetně celkového počtu závitů v primárním vinutí.
- Provozní napětí a druh izolace vodičů.
- Počet fází transformace.
Podle účelu se známé vzorky CT dělí na laboratorní, ochranná, měřicí a tzv. "Mezilehlá" zařízení.
Poslední kategorie je určena buď pro připojení měřicích přístrojů, nebo pro vyrovnávání proudových hodnot v systémech diferenciální ochrany.
Podle způsobu instalace se rozlišují následující typy:
- pouze pro venkovní instalaci (v rozváděčových skříních);
- pro vnitřní instalační obvody (ve vnitřních rozváděčích);
- převodníky zabudované do elektrických jednotek a spínacích zařízení, které zahrnují generátory a výkonové transformátory;
- horní zařízení namontovaná na horní části konstrukce (na pouzdrech).
Přenosné vzorky se používají pro laboratorní výzkum i pro inspekce a měření.
Podle konstrukce primárního vinutí se současná zařízení dělí na modely s více otáčkami, s jedním otočením a sběrnicí.V souladu s provozním napětím obvodů, ve kterých jsou tato zařízení instalována, se dělí na transformátory instalované v sítích do 1000 V a více.
Podle typu použitých izolačních materiálů se tyto výrobky dělí na tyto typy:
- s „suchou“ izolací na bázi porcelánu nebo epoxidu;
- s ochranou papírového oleje nebo kondenzátoru;
- se složenou náplní.
Podle počtu dostupných fází transformace jsou všechna známá zařízení instalovaná v napájecím obvodu jednostupňová a dvoustupňová (jejich další název je „kaskáda“).
Schémata zapojení
Různá schémata pro připojení proudových transformátorů se liší hlavně v pořadí přepínání primárních a sekundárních vinutí. První z nich je charakterizován nejjednodušším sekvenčním zařazením (tzv. „Tie-in“) do mezery řízené fázové sběrnice. Další věcí je sekundární obvod, který se skládá z několika vinutí, které lze vypnout podle následujících schémat:
- „Plná hvězda, která se v případě potřeby používá k řízení aktuálních parametrů v každé fázi.
- „Hvězda neúplného typu“, používá se, když není třeba řídit všechny lineární měřicí obvody.
- Schéma fixace proudů „nulové sekvence“, která zahrnuje řídicí relé.
Na odchozích napáječích 6 až 10 kV jsou za účelem úspory často instalovány nejen tři, ale pouze dva měřicí transformátory (bez jedné fáze).
V tomto případě se sekundární vinutí zapnou podle neúplného schématu hvězd. Společný obvod zvaný „kontrola proudu s nulovou sekvencí“ je vytvořen spojením sekundárních vinutí s plnou hvězdou. Současně je v něm použité řídicí relé zahrnuto do společného přerušení vodiče („nula“). S výjimkou tohoto typu je proud procházející vinutím složen ze všech tří fázových vektorů. Pokud jsou zátěže vyvážené, v případě jednofázových nebo dvoufázových zkratů je v relé přiřazena komponenta vznikající z nevyváženosti.
Hlavní parametry a vlastnosti proudových transformátorů
Technické parametry libovolného proudového transformátoru jsou popsány těmito hlavními ukazateli:
- třída zařízení;
- Jmenovité napětí;
- proudy v primární a sekundární cívce;
- transformační poměr střídavého proudu (jako poměr);
- přípustná chyba měření při připojení elektroměru;
- propustnost a průřez magnetickým obvodem (jádro);
- velikost magnetické dráhy.
Jmenovité napětí v kilovoltech se obvykle uvádí v pasu použitém pro každé konkrétní zařízení. Jeho provozní hodnota se pohybuje od 0,66 do 1150 kV. Podrobnější informace o tomto a dalších indikátorech najdete v referenční literatuře týkající se připojení transformátorů k elektroměrem.
Hodnota jmenovitého proudu v primární cívce je rovněž zjištěna z přiložené technické dokumentace. V závislosti na konkrétním modelu převodníku se tento parametr může pohybovat od 1,0 do 40 tisíc ampérů. Hodnoty indexu proudu v sekundární cívce se obvykle volí v 1,0 nebo 5,0 ampérech (v závislosti na parametrech primárního obvodu).
Někdy na objednávku výrobce vyrábí zařízení se sekundárním proudem 2,0 nebo 2,5 ampér.
Transformační poměr (multiplicita) je indikátorem poměru nebo poměru proudů primárních a sekundárních cívek. Mezním poměrem se rozumí poměr maximálního primárního proudu k jeho jmenovité hodnotě za předpokladu, že celková chyba při pevné sekundární zátěži nepřesáhne 10%. Jmenovitá konečná multiplicita znamená stejný ukazatel při optimálním zatížení.Tento parametr charakterizuje možnost normálního fungování ochranných zařízení v nouzových podmínkách.
Aktuální chyba
Podle GOST 7746-89 existují tři typy chyb pro CT - aktuální, úhlové a plné. Jsou to kvantitativní ukazatele odchylek hodnot sekundárního proudu vynásobených nominálním koeficientem od primárního indikátoru.
Norma předepisuje takové chyby vypočítat pouze v provozním režimu soustavy v ustáleném stavu (s konstantními parametry) a pouze v případě, že se tvar primárního proudu neliší od sinusového.
Aktuální chyba uvedená v popisu multiplicit charakterizuje relativní rozdíl mezi efektivními hodnotami proudů vyjádřený v procentech. Jeho úhlový ekvivalent je definován jako chyba mezi vektory dvou proudových složek: primární pro primární obvod a první harmonická pro sekundární. Na základě těchto dvou hodnot se celková chyba vypočítá jejich součtem podle vzorce uvedeného v pokynech.
Hlavním účelem měření proudových transformátorů je připojení měřičů energie používaných k údržbě třífázových elektrických vedení.
