Измерительный трансформатор — это ключевое устройство, которое активно используется в различных сферах промышленности и энергетики России. Его основная задача — обеспечение безопасных и точных измерений в высоковольтных цепях.
Основные виды измерительных трансформаторов
Существует несколько типов измерительных трансформаторов, каждый из которых предназначен для решения конкретных задач.
1. Комбинированный измерительный трансформатор
Это устройство представляет собой конструктивное объединение трансформатора тока и трансформатора напряжения. Его главное преимущество — значительная экономия как дорогостоящих изоляционных материалов, так и пространства для их размещения, что делает такие трансформаторы компактными и эффективными.
2. Проходной измерительный трансформатор
Данный тип является переносным многодиапазонным трансформатором тока. Его особенность заключается в том, что вторичная обмотка и ферромагнитный сердечник объединены в единую конструкцию. Измеряемый проводник (первичная линия) пропускается «насквозь» через трансформатор, а диапазон измерений напрямую зависит от количества витков или проводников, проходящих через его окно.
3. Трансформатор напряжения
Это устройство применяется в высоковольтных сетях для целей измерения, защиты и обеспечения безопасности. Будучи трансформаторами малой мощности, они позволяют проводить экономичные и безопасные измерения напряжения в электроустановках высокого класса напряжения.
В СССР на такие трансформаторы распространялись строгие стандарты (ГОСТы), которые нормировали ключевые параметры: погрешность коэффициента трансформации и угла сдвига фаз, электрическую прочность изоляции, допустимую нагрузку вторичной цепи (её полную проводимость), а также маркировку выводов.
Согласно правилам подключения, один из полюсов вторичной цепи должен был быть защищён, а незащищённый полюс вместе с сердечником — надёжно заземлён. Номинальный коэффициент трансформации (K) определяется по формуле, связывающей номинальные напряжения и число витков в обмотках: K = UP / US = NP / NS, где индексы P и S обозначают первичную и вторичную обмотки соответственно.
4. Трансформатор тока
Это устройство, аналогично трансформатору напряжения, служит для измерений, защиты и обеспечения безопасности в сильноточных цепях. Оно преобразует большие токи в пропорционально меньшие, безопасные для измерения стандартными приборами, в установках среднего и высокого напряжения.
Советские ГОСТы для трансформаторов тока также устанавливали нормы на погрешности, прочность изоляции, нагрузочную способность вторичной цепи (её полное сопротивление) и маркировку.
Критически важным правилом эксплуатации является запрет на работу вторичной цепи в режиме холостого хода. Поэтому она должна быть либо нагружена на номинальное сопротивление, либо замкнута накоротко. По этой причине в разрыв вторичной цепи нельзя включать какие-либо защитные устройства (например, предохранители). Коэффициент трансформации определяется отношением номинальных токов или чисел витков первичной (индекс «п») и вторичной (индекс «в») обмоток.
К разновидностям трансформаторов тока относятся многодиапазонные и суммирующие модели, а среди переносных конструкций широко известны проходные трансформаторы и токоизмерительные клещи.
5. Электрический измерительный трансформатор
Это обобщающий термин для вспомогательных устройств сильноточной электротехники, которые работают в паре с измерительными приборами.
Роль в электроизмерительной технике
В целом, все измерительные трансформаторы выполняют две фундаментальные функции: они пропорционально (с сохранением фазовых соотношений) преобразуют измеряемые большие токи и напряжения до безопасных и удобных для измерения значений. Это позволяет, во-первых, значительно расширить пределы измерения стандартных приборов, а во-вторых, что не менее важно, обеспечить гальваническую развязку (электрическую изоляцию) цепи измерительного прибора от опасной высоковольтной измеряемой цепи, гарантируя безопасность персонала.