Принципы работы и определение.
Измерительным трансформатором тока (ТТ) называют прибор, обмотка которого подключается к источнику тока, и который предназначен для преобразования тока до значений, комфортных для измерения. Первичная обмотка ТТ подсоединена последовательно в цепь с переменным током (подлежащего измерению), а во вторичную включены измерительные прибор. Ток, который протекает по вторичной обмотке трансформатора тока, пропорционален току, который протекает в его первичной обмотке.
Трансформаторы тока особенно активно применяются для измерения тока и в устройствах релейной защиты электроэнергетических систем, поэтому от них требуется высокая точность. ТТ дают возможность безопасно проводить измерения, изолируя первичную цепь с высоким напряжением, нередко составляющим сотни кВ, от измерительной цепи.
Измерительные трансформаторы тока на 0,66 кВ являются одними из наиболее распространенных в энергетике электрических приборов. По примерным подсчетам, лишь в РФ их установлено около 20 млн. штук на номинальные токи в пределах 5-5000 А. Отрасли промышленности, энергетика и ЖКХ применяют данные ТТ для контроля, учета электроэнергии и защиты оснащения.
К ТТ предъявляются большие требования по точности. Обычно трансформаторы тока выполняют с 2-мя и более группами вторичных обмоток: первая используется для подсоединения устройств защиты, другая, наиболее точная — для подсоединения средств измерения и учета (электросчётчиков).
Вторичные обмотки ТТ должны непременно нагружаться. Если вторичные обмотки не являются нагруженными, на них появляется высокое напряжение, которое достаточно для пробоя изоляции трансформатора, что может привести к выходу ТТ из строя, и создает угрозу жизни персонала. Кроме того, из-за увеличивающихся потерь в сердечнике магнитопровод трансформатора начнет перегреваться, что может так же привести к повреждению или износу изоляции и, в дальнейшем, её повреждению. По этим причинам в ходе использования ТТ вторичную его обмотку нельзя удерживать разомкнутой.
Изобретение измерительного трансформатора тока.
Будучи сравнительно простым прибором, трансформатор тока за свою историю существования не претерпел значительных изменений, хотя всегда дорабатывался и совершенствовался. Тем самым, современный трансформатор тока, невзирая на отсутствие особых различий, является всё же более функциональным прибором, чем его предшественники.
В общих чертах, трансформатор тока представляет собой закрытый магнитопровод, с намотанным на него вторичной обмоткой. Первичная обмотка — проводник (шина, кабель) с измеряемым током — пропущен сквозь окно магнитопровода. Альтернативы данному устройству пока нет, т.к. разные измерители тока, в частности и цифровые, уступают ТТ по таким характеристикам, как непрерывный режим работы, точность измерения, отсутствие дополнительного питания, достаточный уровень изоляции, прочность и продолжительный срок службы.
Шихтованные магнитопроводы в изготовлении трансформатора тока уже почти не используются, т.к. их габариты, трудоемкость и утраты холостого хода несравнимы с параметрами тороидальных магнитопроводов. Так же они неприменимы в том случае, где нужен высокий класс точности. Однако существующий на данный момент трансформатор тока прослужит нам еще десять и более лет.
Сегодня резко выросли требования класса точности ТТ до 0,2-0,5s, что вызвало серьезные перемены в устройствах магнитопроводов ТС. Сейчас их делают в основном из нанокристаллических сплавов.
Требуется подчеркнуть, что аморфные сплавы позволяют не только лишь делать трансформаторы высокого класса точности, но еще и увеличивают их защитную возможность, снижая коэффициент защищенности приборов в два-три раза. Помимо этого, нанокристаллические соединения, в отличие от электротехнической стали, устойчивы к естественному старению и механическим воздействиям.
