§ 97. Измерительные трансформаторы тока

Трансформаторы тока служат для преобразования тока большой величины в ток малой величины. На рис. 224 показаны устройство и схема включения трансформатора тока. На сердечник, собранный из отдельных листов трансформаторной стали, наматываются две обмотки: первичная, состоящая из небольшого количества витков, включаемая последовательно в цепь, по которой проходит измеряемый ток, и вторичная, состоящая из большого числа витков, к которой подключены измерительные приборы. При измерении тока в сетях высокого напряжения измерительные приборы оказываются отделенными и изолированными от высоковольтных проводов.

Рис. 224. Схема включения измерительного трансформатора тока

Вторичная обмотка трансформатора тока выполняется обычно на ток 5 а (иногда на 10 а), первичные номинальные токи могут быть от 5 до 15000 а.

Отношение первичного тока к вторичному, равное приближенно обратному отношению витков обмоток, называется коэффициентом трансформации трансформатора тока (обозначается k_T). Номинальный коэффициент трансформации указывается на паспорте трансформатора в виде дроби, в числителе которой указывается номинальный первичный ток, а в знаменателе - номинальный вторичный ток. Например, 150/5 а, т. е. k_T = 30.

Зная вторичный ток I₂ и коэффициент трансформации трансформатора тока k_T, можно определить первичный ток I₁:

Приборы, постоянно работающие с одним трансформатором, градуируются на первичный ток с учетом коэффициента трансформации. Применение трансформатора тока, так же как и трансформаторов напряжения, вносит неизбежные погрешности (до ±1%) в результате измерений.

Напомним, что в трансформаторе напряжения результирующий магнитный поток при любом режиме работы остается почти постоянным. Если же в трансформаторе тока при неизменном первичном токе, величина которого определяется током нагрузки, увеличивать сопротивление в цепи вторичной обмотки, то это приведет к уменьшению тока I₂ и потока Φ₂, что в свою очередь вызовет увеличение результирующего потока Φ. При размыкании вторичной обмотки (I₂ = 0, Φ₂ = 0) результирующий магнитный поток в сердечнике трансформатора увеличится до величины потока Φ₁. Сердечник, рассчитанный на результирующий поток Φ, в этом случае станет перегреваться, что может привести к порче трансформатора. Кроме того, увеличенный против обычного магнитный поток будет индуктировать во вторичной обмотке значительную э.д.с. (500-1000 в), опасную при случайном прикосновении к ее зажимам. Поэтому при протекании тока по первичной обмотке размыкать вторичную обмотку нельзя; она должна быть всегда замкнута на приборы или накоротко.

При увеличении сопротивления вторичной цепи возрастает результирующий магнитный поток, сердечник трансформатора насыщается, что приводит к увеличению погрешностей трансформатора.

Подключая к трансформатору тока измерительные приборы, необходимо следить, чтобы мощность, потребляемая приборами, не превышала номинальной мощности трансформатора. Если, например, мощность трансформатора равна 20 ва, то при вторичном токе в 5 а сопротивление вторичной цепи должно быть не более

При подсчетах необходимо учитывать сопротивление проводов. Допускаемая нагрузка трансформаторов тока лежит в пределах 15-75 ва.

У трансформаторов тока один конец вторичной обмотки и кожух заземляются с той же целью, что и у трансформаторов напряжения. Трансформаторы тока делятся по различным признакам.

По числу вторичных цепей трансформаторы делятся на однообмоточные и двухобмоточные. В последнем случае трансформатор имеет две вторичные обмотки, намотанные на два сердечника. Такой трансформатор служит для питания двух раздельных вторичных цепей: например, от одной обмотки могут питаться измерительные приборы, а от другой - реле.

По числу витков первичной обмотки трансформаторы делятся на одновитковые и многовитковые.

По степени точности трансформаторы тока делятся на пять классов: 0,2; 0,5; 1; 3 и 10. Цифры обозначают погрешность в коэффициенте трансформации в процентах.

В зависимости от назначения трансформаторы делятся на стационарные (устанавливаемые на одном месте) и переносные. Последние изготовляются с несколькими (до 28) коэффициентами трансформации.

Своеобразным трансформатором тока являются измерительные клещи (рис. 225). Разъемный стальной сердечник при помощи изолирующих ручек может раздвигаться и охватывать провод или шину. Амперметр, укрепленный на клещах, подключен к концам вторичной обмотки, намотанной на сердечник. Первичной обмоткой является провод или шина с измеряемым током.

Рис. 225. Измерительные клещи

Трансформаторы тока служат для включения амперметров, последовательных обмоток ваттметров, счетчиков, фазометров, токовых реле и т. п.