Что такое коэффициент трансформации в измерительных трансформаторах и на что он влияет

Что такое коэффициент трансформации в измерительных трансформаторах и на что он влияет?

Что такое коэффициент трансформации в измерительных трансформаторах и на что он влияет?

Коэффициент трансформации является одной из главных характеристик трансформатора, в том числе измерительного. Численное значение коэффициента показывает, во сколько раз уменьшается первичное значение измеряемой величины в результате её преобразования. Измерительные трансформаторы имеют коэффициент больше единицы, так как они работают только как понижающие. Трансформаторы для измерения тока и напряжения относятся к этой категории.

Коэффициент трансформации ТТ

Для преобразования токовых значений служат токовые измерительные трансформаторы (ТТ), соответственно, коэффициент трансформации ТТ (Kтт) определяется как отношение величин токов первичных и вторичных цепей.

В этой формуле I1 — значение тока, протекающего в измеряемой цепи, I2 — ток вторичной обмотки, к которой подключены приборы измерения, учёта и контроля.

Приборы, осуществляющие измерение и учёт электроэнергии в сетях различного напряжения унифицированы и рассчитаны на питание вторичным напряжением измерительных трансформаторов. По этой причине ТТ обычно имеют вторичную обмотку с номиналом 5А, либо 1А независимо от номинала первичного тока и класса напряжения.

Коэффициент трансформации ТТ принято обозначать в виде дроби, в числителе которой указан номинал первичного тока, а в знаменателе – вторичного (то есть 5А или 1А).

Поскольку ТТ является средством измерения, погрешность значения Kтт строго нормируется. Величина максимальной погрешности Kтт определяет принадлежность трансформатора тока к определённому классу точности. Требования к классу точности определяются нормативными документами (ПУЭ) и зависят от конкретных условий использования ТТ — виду измерения или учёта, класса напряжения электроустановки и т.п.

В эксплуатации одним из главных условий, обеспечивающих заявленную погрешность измерения трансформатора тока, является загрузка ТТ в допустимых пределах. Это означает, что мощность нагрузки, подключенной к вторичным цепям не должна превышать номинального значения. Загрузка ТТ увеличивается с увеличением сопротивления нагрузки. Наименьшая нагрузка имеет место в короткозамкнутом режиме, разрыв вторичной цепи при работе ТТ не допускается.

Коэффициент трансформации ТН

В случае с трансформатором напряжения (ТН), коэффициентом трансформации (Kтн) является отношение величины напряжения первичной электрической сети, к которой подключен ТН, к вторичному напряжению. Таким образом,

Где U1 и U2 соответственно первичное и вторичное напряжение.

Номинальные параметры вторичных обмоток ТН всех классов напряжения унифицированы, однако, ввиду разнообразия исполнений и способов подключения, вторичные обмотки могут иметь номиналы 100, 100/√3 или 100/3 вольт.

Важной характеристикой ТН является класс его точности, определяющийся максимальной величиной погрешности измерения. Как и в случае с трансформаторами тока, главным условием сохранения погрешности в допустимых пределах является загрузка ТН в пределах допустимых значений, то есть в рамках его номинальной мощности. Наиболее лёгким режимом для ТН является холостой ход, в случае короткого замыкания возникает аварийная ситуация

Коэффициент трансформации силовых трансформаторов

Преобразование электрической энергии с изменением её напряжения осуществляют трансформаторы, называемые силовыми. В данном случае трансформация может быть как с понижением, так и с повышением. Коэффициент при этом определяется отношением напряжений разных ступеней. Для расчёта коэффициента вычисляется отношение напряжений обмотки питания и обмотки на стороне потребителя. Так, для повышающего преобразования

Здесь Uнн — значение U на низкой стороне, Uвн — на высокой соответственно. Мощность в этом случае передаётся от низкой стороны и числовое значение K меньше единицы.

В случае трансформатора понижающего

Мощность здесь направлена от высокой стороны к низкой и K больше единицы.

При расчётах K вместо значений U используют также числа витков обмоток.

Величина коэффициента трансформации силового трансформатора не имеет такого важного значения и не нормируется столь жёстко, как для ТТ или ТН. Здесь гораздо важнее обеспечение качества электроэнергии, передаваемой потребителю. Поэтому трансформаторы электросетевых подстанций оборудованы специальными устройствами, регулирующими коэффициент K (РПН, ПБВ) с целью поддержания U на стороне потребителя в допустимых пределах.
Измерение коэффициента трансформации в процессе эксплуатации производится путём одновременного замера U на разных обмотках и последующего расчёта. Данная процедура позволяет выявить такой вид повреждения обмоток, как междувитковое замыкание.

Методы расчета коэффициент трансформации

Для проведения испытаний вам понадобится вольтметр. С помощью этого прибора можно убедиться в том, что соотношение количества витков соответствует техническим стандартам. Для этого необходимо измерить коэффициенты на холостом ходу. Эти проверки также позволяют определить полярности и возможные повреждения трансформатора.

Существует 3 метода определения коэффициента трансформации:

• технические документы от производителя;
• мост переменного тока;
• последовательные измерения вольтметром.

Классический метод измерений предполагает использование двух вольтметров. Номинальный коэффициент определяется путем деления показателей напряжения, которые фиксируются на холостом ходу.

При работе с новым прибором эти данные можно посмотреть в техническом паспорте производителя. При проверке трехфазных трансформаторов измерения проводятся одновременно для одной и другой обмотки.

Встречаются ситуации, при которых прибор имеет скрытые выводы. В таком случае измерения проводятся только в том месте, в котором провода соединяются с устройством и не находятся под кожухом. Они находятся снаружи, поэтому доступны для проведения проверки. При работе с устройством одной фазы задача упрощается. Для исследования понадобятся значения двух вольтметров, расположенных в разных концах обмотки. Такая схема учитывает подключенную нагрузку цепи №2.

Наиболее современный способ определения коэффициентов позволит быстро получить показатели должного уровня точности. Универсальные приборы не требуют подведения к трансформатору каких-либо источников напряжения. Данным методом пользуются профессиональные электрики. При наличии специальных приборов с такой задачей справится и неподготовленный человек.

При анализе токов трансформатора создается цепь, в которой величина тока от 20 до 100 процентов пропускается по обмотке первичного типа. При этом должно и измеряться ответвление – вторичный ток.

Стоит быть предельно осторожными при работе с трансформаторами, имеющими несколько обмоток вторичного типа. Такие устройства могут быть опасными. Вторичные обмотки в таком случае изолируются с целью предотвращения возникновения риска для жизни и рабочего оборудования.

Некоторые типы трансформаторов требуют заземления. Для работы с ними требуется найти в корпусе найти клемму со специальным обозначением «З» (то есть, заземление).

Испытание трансформаторного масла.

Производится у измерительных трансформаторов 35 кВ и выше в соответствии с соответствующими указаниями.

Для измерительных трансформаторов, имеющих повышенное значение тангенса угла диэлектрических потерь изоляции, следует произвести испытание масла по п. 12 табл. 2.14.

У маслонаполненных каскадных измерительных трансформаторов оценка состоя
ния масла в отдельных ступенях производится по нормам, соответствующим номинальному рабочему напряжению ступени (каскада).

Испытание емкостных трансформаторов напряжения типа НДЕ.

Производится согласно инструкции завода-изготовителя.

Проведение периодических проверок, измерений и испытаний измерительных трансформаторов в эксплуатации.

Разные виды трансформаторов и их коэффициенты

Хотя конструктивно преобразователи мало чем отличаются друг от друга, назначение их достаточно обширно. Существуют следующие виды трансформаторов, кроме рассмотренных:

• силовой;
• автотрансформатор;
• импульсный;
• сварочный;
• разделительный;
• согласующий;
• пик-трансформатор;
• сдвоенный дроссель;
• трансфлюксор;
• вращающийся;
• воздушный и масляный;
• трехфазный.

Особенностью автотрансформатора является отсутствие гальванической развязки, первичная и вторичная обмотка выполнены одним проводом, причем вторичная является частью первичной. Импульсный масштабирует короткие импульсные сигналы прямоугольной формы. Сварочный работает в режиме короткого замыкания. Разделительные используются там, где нужна особая безопасность по электротехнике: влажные помещения, помещения с большим количеством изделий из металла и подобное. Их k в основном равен 1.

Пик-трансформатор преобразует синусоидальное напряжение в импульсное. Сдвоенный дроссель — это две сдвоенные катушки, но по своим конструктивным особенностям относится к трансформаторам. Трансфлюксор содержит сердечник из магнитопровода, обладающего большой величиной остаточной намагниченности, что позволяет использовать его в качестве памяти. Вращающийся передает сигналы на вращающиеся объекты.

Воздушные и масляные трансформаторы отличаются способом охлаждения. Масляные применяются для масштабирования большой мощности. Трехфазные используются в трехфазной цепи.

Более подробную информацию можно узнать о коэффициенте трансформации трансформатора тока в таблице.

Почти у всех перечисленных приборов есть сердечник для передачи магнитного потока. Поток появляется благодаря движению электронов в каждом из витков обмотки, и силы токов не должны быть равны нулю. Коэффициент трансформации тока зависит и от вида сердечника:

• стержневой;
• броневой.

Трансформатор тока

Формула для вычисления коэффициента трансформации ТТ:

Значения коэффициентов обычно очень большие по сравнению с силовым трансформатор. Величины могут быть такими, как представлено в таблице:

Определим коэфф. трансформации: возьмём ТТ со значениями которые выделены в таблице 600/5 = 120. Также можно взять любой трансформатор 750/5 = 150; 800/2 = 400 и тд.

Подробнее о трансформаторе тока(ТТ): Читать статью

Электронные

Электронные счетчики являются более современными устройствами, они имеют цифровую шкалу и способны запоминать показания в конкретный момент, также их можно программировать, например, настроить подсчет показателей сразу по двум тарифам.

В этом счетчике отсутствуют механические части, поэтому он имеет небольшой вес и компактные габариты, его довольно просто подключить.

Устанавливаются такие приборы далеко не во всех домах из-за высокой стоимости, однако, многие энергетические компании делают выбор именно в их пользу, поскольку повлиять на показания такого счетчика довольно сложно, что практически исключает риск кражи электроэнергии.

Именно эти устройства обладают наибольшей точностью, но несмотря на это, размер сэкономленных средств не всегда покрывает затраты на покупку счетчика.

Статью, раскрывающую разницу между одно- и многотарифными счетчиками электроэнергии, читайте здесь.

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.

Расчетный коэффициент учета

Чтобы уточнить реальный уровень потребления электрической энергии, требуется снять показания электросчётчика, после чего умножить их на КТ.

На практике КТ трансформатора, понижающего напряжение в домашних условиях, составляет 20 единиц, поэтому данные с прибора учёта нужно умножать именно на эту цифру, в результате чего и будет получен реальный расход электрической энергии.

Показатель: коэффициент трансформации счетчика

Для проверки класса электросчетчика и реального уровня электропотребления ведут определенные расчеты.

А именно:

1. Снимают показания со счетчика и умножают на коэффициент трансформации, указанного общедомовым трансформатором.
2. Например, показания счетчика равны 70 кВт*ч, а трансформатор понижает напряжение в 20 раз (коэфф. трансформации получается равен 20), то умножаем эти два показателя и получаем реальный расход электричества (70*20=1400 кВт*ч).
3. Иногда появляется необходимость в определении коэффициента трансформации, чтобы определить значение уменьшенного электросчетчика трансформатором, поскольку на счетчике нет соответствующего идентификатора (Кт на приборе).

Для расчета используют специальный прибор, при этом одновременно на вторичной обмотке фиксируют величину электрического тока. Затем необходимо поделить значение (важно, что теперь оно получено от прохождения через вторую обмотку) первичного тока, который ранее подавался на первичную обмотку. В результате чего появится необходимое значение коэффициента трансформации.

Обычно в качестве измерительного прибора используют амперметра. На нем выставляется значение в 5 ампер для вторичного тока, то есть ток теперь будет измеряться в этих пределах. С помощью полученного расчета также определяют, к какому классу точности относится электросчетчик.