Трансформатор тока (ТТ) - это трансформатор, который измеряет ток другой цепи. Он подключен к амперметру (A на схеме) в своей собственной цепи для выполнения этого измерения. Непосредственное измерение высоковольтного тока потребует установки измерительных приборов в измеряемая цепь - ненужная трудность, которая потребляет ток, который должен быть измеряется. Кроме того, тепло, выделяемое в измерительном оборудовании из-за высокого тока, может давать ложные показания. Косвенное измерение тока с помощью трансформатора тока гораздо практичнее.
Взаимосвязь трансформаторов напряжения и тока
Функцию трансформатора тока (CT) можно лучше понять, сравнив его с более широко известным трансформатором напряжения (VT). Вспомните, что в трансформаторе напряжения переменный ток в одной цепи создает переменное магнитное поле в катушке в цепи. Катушка намотана вокруг железного сердечника, который передает почти неизменное магнитное поле на другую катушку в другой цепи, в которой нет источника питания.
Напротив, отличие трансформатора тока состоит в том, что схема с питанием фактически имеет один контур. Цепь с питанием проходит через железный сердечник только один раз. Таким образом, трансформатор тока является повышающим трансформатором.
Формулы CT и VT
Напомним также, что ток и количество витков в катушках ТН могут быть связаны следующим образом:
i_1N_1 = i_2N_2
Это потому, что для катушки (соленоида):
B = \ mu Ni
где mu здесь означает постоянную магнитной проницаемости. Небольшая интенсивность B теряется от одной катушки к другой с хорошим железным сердечником, поэтому уравнения B для двух катушек фактически равны, что дает нам первое соотношение.
Однако N1 = 1 для первичной обмотки трансформатора тока. Действительно ли одиночная линия электропередачи эквивалентна одной петле? Сводится ли последнее уравнение к i1 = я2 N2? Нет, потому что это было основано на уравнениях соленоида. Для N1 = 1, более уместна следующая формула:
B = \ frac {\ mu i} {2 \ pi r}
где r - расстояние от центра провода до точки, в которой измеряется или измеряется B (железный сердечник в случае трансформатора). Так:
\ frac {i} {2 \ pi r} = i_2N_2
я1 поэтому просто пропорциональна измеренному амперметром значению i2, сводя измерение тока к простому преобразованию.
Обычное использование трансформатора
Одной из центральных функций трансформатора тока является определение тока в цепи. Это особенно полезно для мониторинга высоковольтных линий по всей электросети. Другое повсеместное использование трансформаторов тока - это бытовые электросчетчики. ТТ соединен с измерителем, чтобы измерить, какое потребление электроэнергии нужно заряжать потребителю.
Безопасность электрических инструментов
Еще одна функция ТТ - защита чувствительного измерительного оборудования. Увеличивая количество (вторичных) обмоток, N2, можно сделать ток в ТТ намного меньше, чем ток в измеряемой первичной цепи. Другими словами, поскольку N2 поднимается, я2 идет вниз.
Это важно, потому что сильный ток выделяет тепло, которое может повредить чувствительное измерительное оборудование, такое как резистор в амперметре. Уменьшение i2 защищает амперметр. Это также предотвращает снижение точности измерения из-за тепла.
Защитные силовые реле
ТТ, обычно устанавливаемые в специализированном корпусе, называемом шкафом ТТ, также защищают основные линии электросети. Реле максимального тока - это тип защитного реле (переключателя), которое отключает автоматический выключатель, если ток высокого напряжения превышает определенное заданное значение. Реле максимального тока используют трансформатор тока для измерения тока, поскольку ток высоковольтной линии нельзя измерить напрямую.