W obwodach mocy 380 woltów o wysokich prądach, zgodnie z PUE, stosowany jest przetwornik o specjalnej konstrukcji zwany przekładnikiem prądowym. Za jego pomocą można zmniejszyć wartość bieżącego wskaźnika o liczbę razy określoną przez parametry techniczne. Aby zrozumieć zasadę działania takich konwerterów, musisz zapoznać się z ich konstrukcją.
Cechy konstrukcyjne
Przekładniki prądowe zawierają następujące elementy konstrukcyjne:
- zamknięty rdzeń (rdzeń magnetyczny);
- uzwojenie pierwotne;
- cewka wtórna (obniżająca).
Uzwojenie pierwotne jest połączone szeregowo z obwodem kontrolowanym, dzięki czemu przepływa przez niego cały prąd fazowy. Cewka wtórna jest obciążona na urządzeniu podłączonym do sieci - przekaźniku ochronnym lub urządzeniu pomiarowym. Ze względu na różnicę liczby zwojów w każdej z cewek składnik prądowy w uzwojeniu wtórnym jest redukowany do wartości określonej przez współczynnik transformacji.
Ponieważ rezystancja obwodów obciążeniowych jest znikoma, uważa się, że urządzenia te działają w trybie bardzo bliskim zwarciu.
Zwykle mają kilka grup uzwojenia wtórnego, z których każde służy do własnych celów. Mogą łączyć się z:
- urządzenia ochronne (na przykład przekaźniki napięcia);
- urządzenia pomiarowe i diagnostyczne;
- sprzęt kontrolny.
Rezystancja uzwojenia wyjściowego jest ściśle znormalizowana, ponieważ nawet niewielkie odchylenie od wartości określonej w TU prowadzi do wzrostu błędu pomiaru lub pogorszenia charakterystyki odpowiedzi.
Istotną różnicą między przekładnikami prądowymi i powiązanymi z nimi przekładnikami napięciowymi są funkcje pełnione przez te urządzenia i zasada działania. Przekładniki prądowe zapewniają przede wszystkim ochronę podłączonego obciążenia i określoną dokładność pomiarów. Drugi typ charakteryzuje się czysto przekształcającym trybem działania, który jest istotny tylko dla działania w obwodach mocy.
Klasyfikacja przekładnika prądowego
Zrozumienie, do czego przeznaczony jest CT, pomoże zapoznać się z ogólnie przyjętą klasyfikacją tych urządzeń. Znane przykłady urządzeń do konwersji różnią się następującymi głównymi funkcjami:
- Cel - funkcja wykonywana przez każde określone urządzenie.
- Metoda instalacji w miejscu pracy.
- Funkcje projektowe, w tym całkowita liczba zwojów uzwojenia pierwotnego.
- Napięcie robocze i rodzaj izolacji przewodów.
- Liczba etapów transformacji.
Zgodnie z celem znane próbki CT dzieli się na laboratoryjne, ochronne, pomiarowe i tak zwane „pośrednie” urządzenia.
Ostatnia kategoria przeznaczona jest do podłączania przyrządów pomiarowych lub do wyrównywania wartości prądu w różnicowych systemach ochrony.
Według metody instalacji rozróżnia się następujące typy:
- tylko do montażu na zewnątrz (w szafach rozdzielczych);
- do wewnętrznych obwodów instalacyjnych (w rozdzielnicy wewnętrznej);
- konwertery wbudowane w jednostki elektryczne i urządzenia przełączające, które obejmują generatory i transformatory mocy;
- urządzenia napowietrzne montowane na górze konstrukcji (na tulejach).
Przenośne próbki są wykorzystywane do badań laboratoryjnych, a także do inspekcji i pomiarów.
Zgodnie z projektem uzwojenia pierwotnego obecne urządzenia są podzielone na modele wieloobrotowe, jednoobrotowe i szyny zbiorcze.Zgodnie z napięciem roboczym obwodów, w których urządzenia te są zainstalowane, są one podzielone na transformatory zainstalowane w sieciach do 1000 woltów i więcej.
Według rodzaju zastosowanych w nich materiałów izolacyjnych produkty te dzielą się na następujące typy:
- z „suchą” izolacją na bazie porcelany lub żywicy epoksydowej;
- z papierowym zabezpieczeniem olejowym lub kondensatorem;
- z wypełnieniem mieszanym.
Pod względem liczby dostępnych etapów transformacji wszystkie znane urządzenia zainstalowane w obwodzie mocy są jednoetapowe i dwustopniowe (ich inna nazwa to „kaskada”).
Schematy połączeń
Różne schematy podłączania przekładników prądowych różnią się głównie kolejnością przełączania uzwojenia pierwotnego i wtórnego. Pierwszy z nich charakteryzuje się najprostszym sekwencyjnym włączeniem (tzw. „Tie-in”) w szczelinę szyny fazy kontrolowanej. Kolejną rzeczą jest obwód wtórny, składający się z kilku uzwojeń, które można wyzwolić zgodnie z następującymi schematami:
- „Pełna gwiazda, w razie potrzeby używana do kontroli bieżących parametrów w każdej fazie.
- „Gwiazda typu niepełnego”, stosowana, gdy nie ma potrzeby sterowania wszystkimi liniowymi obwodami pomiarowymi.
- Schemat ustalania prądów „sekwencji zerowej”, który obejmuje przekaźnik sterujący.
Aby zaoszczędzić pieniądze, zasilacze wyjściowe 6–10 kV są często wyposażone nie tylko w trzy, ale tylko w dwa transformatory pomiarowe (bez jednej fazy).
W tym przypadku uzwojenia wtórne są włączane zgodnie z niepełnym schematem gwiazd. Wspólny obwód zwany „sprawdzaniem prądu w sekwencji zerowej” powstaje przez połączenie uzwojenia wtórnego z pełną gwiazdą. Jednocześnie zastosowany w nim przekaźnik sterujący jest objęty wspólnym przerwaniem drutu („zero”). Z wyjątkiem tego typu prąd przepływający przez uzwojenie składa się ze wszystkich wektorów trójfazowych. Jeżeli obciążenia są zrównoważone, w przypadku zwarć jednofazowych lub dwufazowych w przekaźniku jest przydzielany komponent powstały w wyniku niewyważenia.
Główne parametry i charakterystyka przekładników prądowych
Parametry techniczne każdego przekładnika prądowego są opisane następującymi głównymi wskaźnikami:
- klasa urządzenia;
- Napięcie znamionowe;
- prądy w cewkach pierwotnych i wtórnych;
- współczynnik transformacji prądu przemiennego (jako stosunek);
- dopuszczalny błąd pomiaru podczas podłączania licznika energii elektrycznej;
- przepuszczalność i przekrój obwodu magnetycznego (rdzeń);
- wielkość ścieżki magnetycznej.
Napięcie znamionowe w kilowoltach jest zwykle podane w paszporcie stosowanym do każdego konkretnego urządzenia. Jego wartość robocza waha się od 0,66 do 1150 kV. Aby uzyskać pełniejsze informacje na temat tego i innych wskaźników, należy zapoznać się z literaturą dotyczącą podłączania transformatorów do liczników elektrycznych.
Wartość prądu znamionowego w cewce pierwotnej jest również wyuczona z dołączonej dokumentacji technicznej. W zależności od konkretnego modelu konwertera parametr ten może wynosić od 1,0 do 40 tysięcy amperów. Wartości indeksu prądu w cewce wtórnej są zwykle wybierane 1,0 lub 5,0 amperów (w zależności od parametrów obwodu pierwotnego).
Czasami na zamówienie producent wytwarza urządzenia o prądach wtórnych 2,0 lub 2,5 ampera.
Współczynnik transformacji (krotność) jest wskaźnikiem proporcji lub stosunku prądów cewki pierwotnej i wtórnej. Przez stosunek graniczny rozumie się stosunek maksymalnego prądu pierwotnego do jego wartości znamionowej, pod warunkiem, że całkowity błąd przy stałym obciążeniu wtórnym nie przekracza 10%. Nominalna krotność maksymalna oznacza ten sam wskaźnik przy optymalnym obciążeniu.Ten parametr charakteryzuje możliwość normalnego funkcjonowania urządzeń ochronnych w warunkach awaryjnych.
Aktualny błąd
Według GOST 7746-89 istnieją trzy rodzaje błędów dla przekładników prądowych - prądowe, kątowe i pełne. Są to ilościowe wskaźniki odchyleń wartości prądu wtórnego, pomnożone przez współczynnik nominalny, od wskaźnika pierwotnego.
Norma zaleca obliczanie takich błędów tylko w trybie pracy systemu w stanie ustalonym (ze stałymi parametrami) i tylko wtedy, gdy kształt prądu pierwotnego nie różni się od prądu sinusoidalnego.
Błąd prądu wspomniany w opisie krotności charakteryzuje względną różnicę między wartościami skutecznymi prądów, wyrażoną w procentach. Jego ekwiwalent kątowy jest zdefiniowany jako błąd między wektorami dwóch składowych prądowych: pierwotnego dla obwodu pierwotnego i pierwszej harmonicznej dla wtórnego. W oparciu o te dwie wartości całkowity błąd oblicza się, sumując je zgodnie ze wzorem podanym w instrukcji.
Głównym celem pomiaru przekładników prądowych jest podłączenie liczników energii używanych do obsługi trójfazowych linii energetycznych.
