ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ. ПРЕДОХРАНИТЕЛИ.

Трансформаторы тока.Трансформаторы тока служат для измерения тока в установках переменного тока и питания оперативных цепей защиты, а также обеспечивают безопасность измерений в высоковольтных сетях, позволяют производить измерения на значительных расстояниях от места установки и стандартизировать измерительные приборы по току.

Трансформатор тока (рис. 4.37) состоит из замкнутого сердечника 1, собранного из листовой электротехнической стали, и двух обмоток (первичной 2 и вторичной 3), которые надежно изолированы друг от друга и от сердечника.

Коэффициент трансформации определяется обратным отношением числа витков или отношением токов первичной I_1н и вторичной обмоток трансформатора I_2н, т. е.

Погрешность по току учитывается для всех приборов и реле.

Угловая погрешность характеризуется углом сдвига между вектором первичного тока и вектором вторичного тока, повернутым на 180 градусов.

Для всех трансформаторов тока вторичный номинальный ток принят равным 5 А. Приборы, питающиеся от трансформаторов тока, градуируют по первичному току, при этом на шкале показывают коэффициент трансформации.

Высоковольтные трансформаторы тока обозначают следующим образом. Например, ТПЛУ-10-0,5/Р-50, где Т означает трансформатор тока, П - проходной, Л - с литой изоляцией, У - с усиленной первичной обмоткой, 10 - номинальное напряжение 10 кВ, 0,5/Р - с двумя сердечниками классов точности 0,5 и Р, 50 - первичный ток равен 50 А.

Трансформаторы тока, применяемые в высоковольтных установках, различают по следующим признакам:

1) по роду установки - внутренней и наружной (Н);

2) по конструктивному исполнению - проходные (П), катушечные (К), встроенные (В) и т. д.; 3) по числу витков первичной обмотки - многовитковые, одновитковые (О), шинные (Ш); 4) по виду основной изоляций - фарфоровой (Ф), литой из эпоксидных смол (Л); 5) по числу сердечников - с одним, двумя или несколькими.

Первичную обмотку трансформатора тока, которая маркируется Л1 и Л2, включают в цепь последовательного, а к вторичной (И1 и И2) присоединяют последовательно соединенные токовые обмотки приборов и реле. Номинальный режим работы трансформатора тока близок к режиму короткого замыкания

Трансформаторы напряжения. Трансформаторы напряжения (рис. 4.39) по принципу работы, схемам включения и свойствам не отличаются от силовых трансформаторов, но имеют небольшую мощность. Они используются в электрических установках напряжением выше 380 В для питания обмоток напряжения измерительных приборов, реле, оперативных цепей защиты, автоматики, сигнальных цепей.

Обмотки трансформатора располагаются на общем магнитопроводе. Во вторичной обмотке число витков W2 значительно меньше, чем W1 в первичной обмотке. Трансформатор напряжения не должен перегружаться и подвергаться коротким замыканиям. Поэтому его всегда включают через предохранитель.

Номинальный коэффициент трансформации приблизительно равен отношению числа витков первичной W1 и вторичной W2 обмоток или первичного напряжения ко вторичному напряжению, т. е.

В трансформаторах напряжения возникают погрешности по коэффициенту трансформации (погрешность по напряжению) и по углу (угловая погрешность).

На погрешность трансформаторов напряжения влияют токи холостого хода, сопротивление обмоток, значение вторичной нагрузки, ее коэффициент мощности и колебание первичного напряжения.  Трансформаторы напряжения выпускаются четырех классов точности (0,2; 0,5; 1,0 и 3,0), которые характеризуются определенными допустимыми погрешностями при нагрузке трансформатора от 25 % до 100 % номинальной.

Предохранители. Они предназначены для защиты электрических установок от перегрузок и коротких замыканий. Работа предохранителей основана на тепловом действии тока. Плавкая вставка предохранителей, как и всякий проводник, нагревается током. При возникновении перегрузки или короткого замыкания (КЗ) плавкая вставка перегорает и цепь разрывается.

По способу и эффективности гашения электрической дуги предохранители разделяются на две основные группы:

1. Предохранители без токоограничения. В этих предохранителях дуга гасится в момент перехода тока через нулевое значение. К их числу относятся стреляющие, пластинчатые и трубчатые (без заполнения) предохранители;

2. Предохранители с токоограничением. В этих предохранителях дуга гасится и ток короткого замыкания обрывается ранее, чем он достигает ударного значения. К этой группе относятся все типы трубчатых предохранителей с заполнителем и предохранители с фибровыми трубками.

При применении токоограничивающих предохранителей гашение дуги происходит на участке 0-1 (рис. 4.9), т. е. ток короткого замыкания не достигает своего максимального значения (точка ≪1≫). В предохранителях без токоограничения гашение дуги происходит при прохождении током через нулевое значение (точка ≪2≫), и оборудование испытывает на себе действие ударного тока КЗ.

Одним из средств токоограничения и улучшения гашения дуги являются газогенерирующие материалы, в частности, фибра. При возникновении дуги фибра выделяет водород (40 %) и углекислый газ (60 %). Давление в трубке резко повышается, что вызывает гашение дуги. Благодаря быстрой ионизации дугового промежутка его сопротивление резко возрастает, вследствие чего ток КЗ в цепи уменьшается и не достигает своего максимального значения.

Другой способ снижения перенапряжения заключается в применении ступенчатых плавких вставок, выполненных с разным сечением по длине.

В сетях напряжением до 1 кВ обычно используются предохранители типов ПР (предохранитель с разборным патроном без наполнителя), ПН (с наполнителем, разборный), НПН (с наполнителем, неразборный).

Применяются также насыпные предохранители с неразборным патроном серии ПН-31, рассчитанные на номинальный ток 3 2 . 1 0 0 А и напряжение 660 В. Все токоведущие части предохранителей (в том числе плавкая вставка) выполнены из алюминия.