Що таке низьковольтний трансформатор струму та як він працює?

Кожен низьковольтний трансформатор струму має спільну внутрішню структуру, але існують різні конструкції для конкретних потреб. Розуміння основних компонентів – це перший крок. Звідти ми можемо дослідити основні типи та їхні унікальні характеристики. Низьковольтний трансформатор струму складається зтри основні частинищо працюють разом.

Серцевина, обмотки та ізоляція

Функціональність трансформатора струму залежить від трьох основних компонентів, що працюють у гармонії. Кожна частина відіграє окрему та вирішальну роль у роботі трансформатора.

• Ядро:Кремнієво-сталевий сердечник утворює магнітний шлях. Він концентрує магнітне поле, що генерується первинним струмом, забезпечуючи його ефективне з'єднання з вторинною обмоткою.
• Обмотки:ТТ має два набори обмоток. Первинна обмотка пропускає високий струм, який потрібно виміряти, тоді як вторинна обмотка має набагато більше витків дроту для створення зниженого, безпечного струму.
• Ізоляція:Цей матеріал відокремлює обмотки від осердя та одну від одної. Він запобігає коротким замиканням та забезпечує безпеку й довговічність пристрою.

Тип рани

СТ з обмоткою включає первинну обмотку, що складається з одного або кількох витків, постійно встановлених на осерді. Ця конструкція є автономною. Коло високого струму підключається безпосередньо до клем цієї первинної обмотки. Інженери використовують СТ з обмоткою дляточні вимірювальні та захисні електричні системиЇх часто обирають длявисоковольтні застосування, де точність і надійність є критично важливими.

Тороїдальний (віконний) тип

Тороїдальний або «віконний» тип є найпоширенішою конструкцією. Він має сердечник у формі бублика, навколо якого намотана лише вторинна обмотка. Первинний провідник не є частиною самого трансформатора струму. Натомість, сильнострумовий кабель або шина проходить через центральний отвір, або «вікно», діючи як одновиткова первинна обмотка.

Основні переваги тороїдальних комп'ютерних томографів:Ця конструкція має кілька переваг перед іншими типами, зокрема:

• Вища ефективність, часто між95% та 99%.
• Більш компактна та легша конструкція.
• Зменшення електромагнітних перешкод (EMI) для сусідніх компонентів.
• Дуже низький рівень механічного гудіння, що призводить до тихішої роботи.

Барний тип

Струмовий трансформатор струму — це специфічна конструкція, в якій первинна обмотка є невід'ємною частиною самого пристрою. Цей тип включає стрижень, зазвичай виготовлений з міді або алюмінію, який проходить через центр осердя. Цей стрижень діє якодновитковий первинний провідникУся конструкція розміщена в міцному, ізольованому корпусі, що робить її надійним та автономним пристроєм.

Конструкція стрижневого трансформатора струму зосереджена на надійності та безпеці, особливо в системах розподілу електроенергії. Його ключові елементи включають:

• Первинний провідник:Пристрій має повністю ізольовану планку, яка служить первинною обмоткою. Ця ізоляція, часто являє собою литу смолу або бакелізовану паперову трубку, захищає від високої напруги.
• Вторинна обмотка:Вторинна обмотка з багатьма витками дроту намотана навколо шаруватого сталевого осердя. Така конструкція мінімізує магнітні втрати та забезпечує точне перетворення струму.
• Ядро:Сердечник направляє магнітне поле від первинної обмотки до вторинної, забезпечуючи процес індукції.

Перевага встановлення:Головною перевагою стрижневого трансформатора струму низької напруги є його просте встановлення. Він призначений для безпосереднього монтажу на шини, що спрощує налаштування та зменшує потенційні помилки підключення. Деякі моделі навіть маютьконфігурація з розщепленим сердечником або затискним кріпленнямЦе дозволяє технікам встановлювати трансформатор струму навколо існуючої шини без відключення живлення, що робить його ідеальним для проектів модернізації.

Завдяки компактній та міцній конструкції вони ідеально підходять для обмеженого та складного середовища, що знаходиться всередині розподільчих пристроїв та щитів розподілу електроенергії.

 

Важливе попередження про безпеку: Ніколи не розмикайте вторинну обмотку

Основне правило регулює безпечне поводження з будь-яким трансформатором струму. Техніки та інженери ніколи не повинні допускати розмикання вторинної обмотки під час протікання струму через первинний провідник. Вторинні клеми завжди повинні бути підключені до навантаження (її обтяження) або бути короткозамкненими. Недотримання цього правила створює надзвичайно небезпечну ситуацію.

Золоте правило КТ:Завжди переконайтеся, що вторинне коло замкнене, перш ніж подавати живлення на первинне. Якщо вам потрібно відключити лічильник або реле від активного кола, спочатку замкніть вторинні клеми трансформатора струму.

Розуміння фізики, що стоїть за цим попередженням, розкриває серйозність небезпеки. У нормальному режимі роботи вторинний струм створює протимагнітне поле, яке протидіє магнітному полю первинної обмотки. Ця протидія підтримує магнітний потік в осерді на низькому, безпечному рівні.

Коли оператор відключає вторинну обмотку від її навантаження, коло розмикається. Вторинна обмотка тепер намагається спрямувати свій струм у те, що фактично єнескінченний імпеданс, або опір. Ця дія призводить до колапсу протилежного магнітного поля. Магнітний потік первинного струму більше не компенсується, і він швидко накопичується в осерді, вводячи його в сильне насичення.

Цей процес індукує небезпечно високу напругу у вторинній обмотці. Це явище розгортається у чіткі етапи протягом кожного циклу змінного струму:

1. Непротилежний первинний струм створює масивний магнітний потік в осерді, що призводить до його насичення.
2. Оскільки первинний струм змінного струму проходить через нуль двічі за цикл, магнітний потік повинен швидко змінюватися від насичення в одному напрямку до насичення в протилежному напрямку.
3. Ця неймовірно швидка зміна магнітного потоку викликає надзвичайно високий сплеск напруги у вторинній обмотці.

Ця індукована напруга не є постійною високою напругою; це серія різких піків або гребенів. Ці сплески напруги можуть легко досягатикілька тисяч вольтТакий високий потенціал створює численні серйозні ризики.

• Надзвичайна небезпека ураження електричним струмом:Безпосередній контакт із вторинними клемами може призвести до смертельного ураження електричним струмом.
• Пошкодження ізоляції:Висока напруга може зруйнувати ізоляцію всередині трансформатора струму, що призведе до його постійного виходу з ладу.
• Пошкодження інструменту:Будь-яке підключене моніторингове обладнання, не розраховане на таку високу напругу, буде миттєво пошкоджено.
• Дуга та вогонь:Напруга може спричинити утворення дуги між вторинними клемами, що створює значний ризик пожежі та вибуху.

Щоб запобігти цим небезпекам, персонал повинен суворо дотримуватися правил безпеки під час роботи з низьковольтним трансформатором струму.

Процедури безпечного поводження:

1. Переконайтеся, що ланцюг замкнутий:Перед увімкненням первинного кола завжди перевіряйте, чи вторинна обмотка трансформатора струму підключена до навантаження (лічильників, реле) або надійно закорочена.
2. Використовуйте блоки короткого замикання:Багато установок включають клемні колодки з вбудованими закорочувальними перемикачами. Ці пристрої забезпечують безпечний та надійний спосіб закоротити вторинну обмотку перед обслуговуванням будь-яких підключених приладів.
3. Коротке замикання перед відключенням:Якщо вам потрібно відключити прилад від кола під напругою, використовуйте перемичку, щоб замкнути вторинні клеми трансформатора струму.передвідключення інструменту.
4. Видаліть коротке замикання після повторного підключення:Тільки зніміть закорочувальну перемичкупісляприлад повністю повторно підключений до вторинного кола.

Дотримання цих протоколів не є необов'язковим. Воно є важливим для захисту персоналу, запобігання пошкодженню обладнання та забезпечення загальної безпеки електричної системи.

Заявки та критерії відбору