Ток трансформаторының құрылысы мен қосу схемасы

Ток трансформаторы өлшеуіш аспаптары бақыланып тұрған тізбекте қауіпсіз қосуға келмеген жағдайда, жоғары көрсеткішті токтарды өлшеу үшін қолданылады. Ток трансформаторын қолдану арқылы өлшеуіш аспапты бақылаудағы тізбектен кез-келген ара қашықтықта орналастырып, қалқан немесе бақылау пультінің бір ғана жеріне шоғырландыруға болады.

Ток трансформаторы электротехникалық болаттан құйылған жұқа беттерден, бірінші және екінші ретті орамадан құрастырылған тұйықталған магнитті өткізгіштен тұрады.

Ток трансформаторының бірінші ретті орамасы желіге тізбектей жалғанады (1-сурет), ал екінші ретті орамасы амперметрмен және бір-бірімен тізбектей жалғанған басқа да өлшеуіш аспаптардың ток шамасы бір болатын ток тізбегімен тұйықталады.

Амперметр мен өлшеуіш аспаптың ток тізбегіндегі қосынды кедергісі сәйкесінше аз (әдетте 1 Омнан кіші), сондықтан ток трансформаторы күштік трансформатордың қысқа тұйықталу шартына жақын жағдайда жұмыс істейді.

Трансформатордың бірінші орамасындағы токтың өзгеруі оның екінші орамасындағы токтың өзгеруіне алып келеді, сонымен қоса екінші ретті ток бірінші реттіге пропорционал.

Ток рансформаторының тогы мен орама шумақтары байланысы келесі түрде өрнектеледі

Мұндағы , - бірінші және екінші ретті токтар; , - бірінші және екінші ретті ораманың шумақ саны; – трансформация коэффиценті.

Екінші ретті ораманың тогынан туындаған магнит ағыны бірінші ретті орама тогынан туындаған магнит ағынына қарсы бағытталады; олардың әсерлесуінен трансформатордың болат өзекшесінде тұйықталатын өте аз магнит ағыны пайда болады. Екінші ретті орамада ағын болмаса, мысалға тораптың ағытылуы болса, ток трансформаторының магнит өткізгішінде бірінші орама тудырған толық магнит ағыны пайда болады, себебі бірінші ретті ток толық магниттелінеді . Қалыпты -дің шамамен 0,5% құрайды. Магнит ағынын көп шамаға арттыратын магниттелетін күштердің артуы, болат материалдың ауданына пропорционал байланысты шамада шығын әкеледі, себебі өзекшенің шамадан тыс қызуы, оқшаулағышқа қауіп келтіріп, нәтижесінде жоғары кернеулі жерде қысқа тұйықталуға алып келуі мүмкін.

1-сурет. Ток трансформаторын қосу схемасы(а) және оның

шартты белгісі(б)

Сонымен қатар екінші ретті тізбекті ажыратқанда магнит ағынының өсуі екінші ретті орамада жүздеген вольттан жоғары кернеуге арналған трансформаторларда 1,5 кВ дейін жететін Е₂ ЭҚК-ін тудырады. Нәтижесінде адам өміріне өте қауіпті екенін білеміз. Сондықтан егер өлшеу және қорғау аспаптарын жұмыс істеп тұрған трансформаторда сөндіру керек болса, екінші ретті ораманың шеттері қысқа тұйықталып қалады. Ток трансформаторларындағы екінші ретті номиналды ток 5 А құрайды (кейбір арнайы жағдайда 1 А).

Қауіпсіздік мақсатында екінші ретті ораманың бір қысқышы мен ток трансформаторының болат қаптамасын жерге қосамыз. Ток трансформаторының жұмыс істеу ерекшелігіне оның тәуелсіз шамасы ретінде бірінші ретті кернеу емес, ал көпшілік жағдайда екінші ретті токтан бірнеше есе көп келетін бірінші ретті токты аламыз. Сондықтан бірінші ретті ораманың шумақ саны бірнеше есе екінші ретті ораманың шумақ санынан кем болуы қажет. Жоғары шамалы токтарға бірінші ретті орама болат өзекшеге кигізіліп өткізгіш ретінде оралуы керек. (2-сурет).

Ток трансформаторының бірінші орамасындағы қысқыштарындағы кернеу оның екінші ретті орамасындағы кернеуден бірнеше есе аз, өйткені ( ), нәтижесінде, егер екінші ретті орамадағы кернеу бірнеше вольтты құраса, бірінші ретті орамадағы жүзден бір бөлігін құрайды.

Ток трансформаторының екінші тізбектегі кедергісі өскенмен, ол бірінші ретті I₁ тогына әсер етпейді, тек магниттеуші күшінің өсуіне және магниттеуші күшінің төмендеуіне алып келеді, себебі екінші тізбектегі кедергі неғұрлым үлкен болған сайын, ондағы Е₂ ЭҚК де үлкен шамада болуы қажетжәне оның магнит ағыны бағытталған болып келеді. Ал Е₂ өскен сайын, ток трансформаторының жұмыс істеу қабілеті зардаптанады:

Сондықтан ток трансформаторында екінші орама тізбегінде жіберілімді қателікке сай, максималды жіберілімді кедергі мәні көрсетілуі қажет. Кедергі неғұрлым аз болса, трансформатор жұмысы соғұрлым нақтырақ болады.

Есептеу дәлдігі өлшеуіш трансформаторлар мен оларға жалғанатын аспаптардың қателіктеріне негізделеді.

Ток трансформаторының өлшеу қателігі трансформация коэффицентіне қарай бірнеше топқа бөлінеді, олар: кернеу мен ток шамасы, және бұрыштық өлшемдер.

Коэффицент бойынша қателік бірінші орамада берілген өлшемдер арқылы екінші орамадағы кернеу мен ток шамасына әсер етеді.

Ваттметр типті құрылғыларға (ваттметрлер, фазометрлер, санауыштар, қуат релесі) ғана әсер ететін бұрыштық қателік трансформатордың құрылымдық параметрлеріне (орамалардың электрлік кедергісіне, магнитті өткізгіштің магнитті кедергісіне) негізделген тұрақты факторлары және пайдалану шарттарына негізделген айнымалы факторлары, яғни трансформатордың екінші орамасындағы жүктеме параметрлеріне негізделуімен анықталады.

Өлшеу трансформаторының қателіктерін оның дәлдік классы анықтайды, яғни дәлдік класстары 0,2; 0,5; 1; 3; 10 номиналды ток кезінде жіберілімді қателіктің (процент мәнінде) анықталған шамаларына сәйкестендіріледі. Өндірістік қондырғыларда 0,5; 1; 3, дәлдік классындағы ток трансформаторлары қолданылады; өлшеуіш аспаптарын қосуға 0,5 және 1 дәлдік классындағы трансформаторлар, ал 3 дәлдік классындағы трансформаторларды әдетте сақтандырғыш реле аспаптары мен қарапайым өлшеу аспаптарын (қалқанды вольтметрлер, амперметрлер) қосу кезінде қолданады. Аспаптарды өлшеу трансформаторына қосқан кезде, әдетте өлшенетін шамада 1% -дан аспайтын қателіктер (погрешность) туады.

Ток трансформаторларын келесідей параметрлерде тандау қажет:

номинал кернеуі, жұмыс істеп тұрған ток шамасы, екінші ораманың дәлдік классы, қысқа тұйықталу кезінде термиялық және динамикалық тұрақтылықтары.

Ток трансформаторлары тарату құрылғыларын төмендегідей қамтамасыздандырады:

Өлшеуіш аспаптар шегін токтық орамалармен (амперметрлер, ваттметрлер, санауыштар) кеңейтеді;

Реленің токтық орамасын қоректендіреді, ажыратқыш құрылғылар орамасының кейбір шарттарында күштік ажыратқыштар жетегін де қоректендіреді;

Екінші ораманы бірінші орамадан бөлу.

Соңғы фактор ерекше мәнге ие, себебі қызмет көрсету персоналының қауіпсіздігін қамтамасыз етеді. Ток трансформаторының екінші орамасы мен олардың корпусын, ереже бойынша, жерлестіру қажет.

Бірнеше ток трансфорларын бір сұлбаға және оларға аспатарды жалғап қоспас бұрын, олардың полярлықтығына назар салу қажет, өйткені бірінші ораманың басы мен соңын екінші ораманың басы мен соңына жалғау сәйкесе ме, оларды келесідей маркалаймыз: желіге қосылған бірінші орамның басын Л1 деп белгілесек, ал оның соның Л2 деп, екінші ораманың басы мен соның, сәйкесінше И1 және И2 деп белгілейміз.

Жүктеме әрекетіне байланысты, үш фазалы желідегі сақтандырғыш реленің түрлері мен өлшеу есептерінде өлшеуіш трансформаторларын бір, екі және үш фазада қондырады.