Большая Советская Энциклопедия (ТР) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" - Страница 40

Трансформатор тока

Трансформа'тор то'ка , измерительный трансформатор электрический , предназначенный для измерения и контроля больших токов с использованием стандартных измерительных приборов и устройств автоматического управления и контроля. Одновременно Т. т. служат для изоляции аппаратуры от потенциала сети, в которой производится измерение (контроль). Т. т. подразделяются на трансформаторы переменного тока (обычно их называют просто Т. т.) и трансформаторы постоянного тока.

  Первичная обмотка (ПО) трансформатора переменного тока (см. рис. 2 , а, б) состоит из одного или нескольких (w1 ) витков провода относительно большого сечения и включается последовательно в цепь измеряемого (контролируемого) тока. Вторичная обмотка (ВО) состоит из большого числа (w2 ) витков провода сравнительно малого сечения; к ней подключают приборы и устройства с пренебрежимо малым внутренним сопротивлением (амперметры, счётчики, реле и т.п.). Отличительной особенность Т. т. — независимость тока I1 в ПО от режима работы ВО (практически ВО короткозамкнута). Первичная магнитодвижущая силаI1 w1 уравновешивается магнитодвижущей силой I w1 , возбуждающей основной магнитный поток в сердечнике, и магнитодвижущей силой I2 w2 , определяющей размагничивающее действие тока I2 . В нормальных условиях работы Т. т. I w1 обычно составляет 1—3% от I1 w1 , то есть I1 w1 » I2 w2 . Последнее соотношение позволяет (при известном трансформации коэффициенте ) определять большой ток I , измеряя относительно слабый ток I2 . Поскольку I w1 всё же отлична от нуля, найденная величина I1 имеет погрешность по току (определяемую относительной величиной I w1 ) и погрешность по углу (определяемую сдвигом фаз токов I и I2 ). В некоторых Т. т. (компенсированных) производится компенсация погрешностей измерения. Номинальное значение тока I2 у большинства Т. т. равно 5 а . В силу того что Т. т. используют в цепях, в которых возможно возникновение токов короткого замыкания, к обмоткам таких трансформаторов дополнительно предъявляют требование кратковременно выдерживать токи, существенно превосходящие номинальные.

  Т. т. классифицируют по назначению (измерительные, защитные, промежуточные, лабораторные), способу установки (наружные, внутренние, встроенные в электрические аппараты и машины, накладные, надеваемые на проходные изоляторы, переносные), числу ступеней (одноступенчатые, каскадные), способу крепления (проходные, в том числе клещи электроизмерительные , опорные), числу витков ПО (одновитковые, или стержневые, многовитковые), рабочему напряжению (низкого напряжения, высокого напряжения), виду изоляции обмоток (с сухой, бумажно-масляной, компаундной изоляцией).

  О трансформаторах постоянного тока см. в ст. Измерительный трансформатор .

  Лит.: Бачурин Н. И., Трансформаторы тока, М., 1964; Электрические измерения. Общий курс, под ред. А. Ф. Фремке, 4 изд., Л., 1973.

  М. И. Озеров.

Трансформатор электрический

Трансформа'тор электри'ческий , статическое (не имеющее подвижных частей) устройство для преобразования переменного напряжения по величине. В основе действия Т. э. лежит явление индукции электромагнитной . Т. э. состоит из одной первичной обмотки (ПО), одной или нескольких вторичных обмоток (ВО) и ферромагнитного сердечника (магнитопровода ), обычно замкнутой формы (см. рис. ). Все обмотки расположены на магнитопроводе и индуктивно связаны между собой (см. Индуктивность взаимная ). Иногда вторичной обмоткой служит часть ПО (или наоборот); такие Т. э. называются автотрансформаторами . Концы ПО (вход трансформатора) подключают к источнику переменного напряжения, а концы ВО (его выход) — к потребителям. Переменный ток в ПО приводит к появлению в магнитопроводе переменного магнитного потока . В реальных Т. э. часть магнитного потока замыкается вне магнитопровода, образуя так называемые потоки рассеяния; однако в высококачественные Т. э. потоки рассеяния малы по сравнению с основным потоком (потоком в магнитопроводе).

  Основной поток Ф создаёт в ПО и ВО эдс e1 и e2 : e1 = — w1 d Ф /dt и e1 = — w1d Ф / dt , где w1 и w2 — числа витков в соответствующих обмотках. Отношение e1 /e2 = w1 /w2 = k называют коэффициентом трансформации. Напряжения, токи и эдс в обмотках (без учёта эдс, наводимых потоками рассеяния) связаны соотношениями:

  u1 + e1 = ir1

  и

  u2 + i2r2 = e2 ,

  где r1 и r2 , u1 и u2 , i1 и i2 — активные сопротивления обмоток, напряжения и токи в них. Если напряжение u1 , приложенное к ПО, синусоидальное, то магнитный поток Ф и эдс e1 и e2 будут также синусоидальными, поэтому при анализе работы Т. э. удобно рассматривать действующие значения эдс E1 и E2 , напряжений U1 и U2 и токов I1 и I2 . В случае режима холостого хода (ВО разомкнута), пренебрегая активным сопротивлением в ПО и учитывая, что I2 = 0, имеем U1 + E1 = 0 и U2 = E2 , то есть (без учёта знака)

  Основной магнитный поток в режиме холостого хода создаётся относительно малым намагничивающим током (током холостого хода I ) в ПО. Если Т. э. нагружен (ВО подключена к нагрузке и по ней протекает ток), магнитодвижущая сила ВО (произведение I2w2 ) компенсируется соответствующим увеличением магнитодвижущей силы ПО (I1w1 —Iw1 ) и величина основного магнитного потока остаётся практически такой же, как и в режиме холостого хода (то есть сохраняется условие U1 + E1 = 0). Отсюда, пренебрегая током холостого хода, имеем: I1w1 I2w2 .

  Т. э. был впервые использован в 1876 П. Н. Яблочковым в цепях электрического освещения. В 1890 М. О. Доливо-Добровольский разработал трёхфазный Т. э. Дальнейшее развитие Т. э. заключалось в совершенствовании их конструкции, увеличении мощности и кпд, улучшении изоляции обмоток. В настоящее время (середина 70-х гг. 20 в.) существует множество типов Т. э., получивших распространение в различных областях техники.

  Основной вид Т. э. — силовые трансформаторы, среди которых наиболее представительную группу составляют двухобмоточные силовые Т. э., устанавливаемые на линиях электропередачи (ЛЭП). Такие Т. э. повышают напряжение тока, вырабатываемого генераторами электростанций, с 10—15 кв до 220—750 кв , что позволяет передавать электроэнергию по воздушным ЛЭП на несколько тыс. км . В местах потребления электроэнергии при помощи силовых Т. э. высокое напряжение преобразуют в низкое (220 в , 380 в и др.). Многократное преобразование электроэнергии требует большого количества силовых Т. э., поэтому их суммарная мощность в энергосистеме в несколько раз превышает мощность источников и потребителей энергии. Мощные силовые Т. э. имеют кпд 98—99%. Их обмотки изготовляют, как правило, из меди, магнитопроводы — из листов холоднокатаной электротехнической стали толщиной 0,5—0,35 мм , имеющей высокую магнитную проницаемость и малые потери на гистерезис и вихревые токи . Магнитопровод и обмотки силового Т. э. обычно помещают в бак, заполненный минеральным маслом, которое используется для изоляции и охлаждения обмоток. Такие Т. э. (масляные) обычно устанавливают на открытом воздухе, что требует улучшенной изоляции выводов и герметичности бака. Т. э. без масляного охлаждения называются сухими. Для лучшего отвода тепла Т. э. снабжают трубчатым радиатором, омываемым воздухом (в ряде случаев — водой). В грозоупорных трансформаторах применяют обмотки, конструкция которых устраняет появление опасных напряжений на изоляции. Иногда два или более Т. э. включают последовательно (см. Каскадный трансформатор ). В ряде случаев используют трансформаторы с регулированием под нагрузкой . Среди сухих силовых Т. э. обширный класс составляют трансформаторы малой мощности с большим числом вторичных обмоток (многообмоточные); их часто применяют в радиотехнических устройствах и системах автоматики.