Измерительный трансформатор напряжения подключают первичной обмоткой параллельно контролируемой сети и получают на вторичной стороне пропорционально уменьшенное напряжение для счётчиков, измерительных приборов, автоматики и релейной защиты. Он передаёт измерительный сигнал и обеспечивает требуемую изоляцию вторичных цепей от высокого напряжения.
Это не силовой трансформатор для питания обычной нагрузки. Для трансформатора напряжения важны коэффициент трансформации, класс точности, номинальная вторичная нагрузка, схема соединения и режим сети. Ошибка по модулю и фазе меняется при отклонении нагрузки от предусмотренного диапазона.
- Подключение
- первичная цепь — параллельно сети, вторичные цепи — к измерению и защите
- Преобразование
- U₂ пропорционально U₁ в пределах нормированного режима и класса точности
- Ограничение
- вторичную цепь нельзя коротко замыкать; нагрузка должна соответствовать паспорту
Как устроен электромагнитный трансформатор напряжения
Первичная обмотка
Рассчитана на напряжение сети и изолирована относительно вторичных цепей и заземлённых частей.
Магнитопровод
Переменный магнитный поток связывает обмотки; свойства сердечника влияют на ошибки и насыщение.
Вторичные обмотки
Могут иметь отдельные назначения для измерения, учёта, защиты или контроля напряжения нулевой последовательности.
Принцип электромагнитной индукции общий с силовым оборудованием, но назначение и режимы отличаются. Испытания обычных силовых аппаратов рассмотрены в отдельной статье об испытаниях силовых трансформаторов.
Как напряжение преобразуется во вторичный сигнал
Первичное напряжение создаёт поток
Переменное напряжение на W₁ формирует переменный магнитный поток в сердечнике.
Во вторичной обмотке наводится ЭДС
В идеальном приближении отношение напряжений определяется отношением числа витков.
Подключённые приборы создают нагрузку
Суммарная нагрузка вторичной цепи, провода и контакты влияют на величину и фазу сигнала.
Прибор интерпретирует сигнал
Счётчик, измеритель или защита учитывает номинальный коэффициент трансформации.
Коэффициент трансформации не равен K-фактору гармонической нагрузки. Для ТН это отношение номинальных первичного и вторичного напряжений, а не показатель дополнительного нагрева силового трансформатора.
От чего зависит точность трансформатора напряжения
Погрешность коэффициента
Разница между преобразованным значением и фактическим первичным напряжением с учётом номинального отношения.
Угловая погрешность
Фазовый сдвиг влияет на измерение мощности, энергии и работу направленных защит.
Вторичная нагрузка
Приборы, реле и проводка образуют нагрузку; класс точности гарантируют только в заданных условиях.
Частота и форма сигнала
Отклонения частоты, гармоники и насыщение могут влиять на передачу измерительной информации.
Почему вторичная нагрузка задаётся в вольт-амперах, помогает понять статья о полной и активной мощности. Для коммерческого учёта дополнительно соблюдают требования к классу и поверке всей измерительной цепи.
Коэффициент ТН и вторичная нагрузка
Сведите паспортное отношение напряжений и заявленные нагрузки приборов и проводов в одну расчётную карточку измерительной цепи.
Номинальный коэффициент ТН равен U1н/U2н, а суммарная вторичная нагрузка включает приборы, реле, провода и контакты.
Расчёт выполняется в вашем браузере. Введённые значения никуда не отправляются.
Идеальное отношение и сумма паспортных ВА не определяют фактическую погрешность ТН. Класс точности, фазовую ошибку, изоляцию и состояние цепей подтверждают по паспорту и измерениям.
Какие бывают трансформаторы напряжения
Напряжение преобразуют обмотки и сердечник
Применяется в широком диапазоне классов напряжения; конструкцию выбирают по схеме, изоляции, точности и устойчивости к режимам сети.
Делитель сочетается с преобразующей частью
Используется на высоких классах напряжения; имеет собственные динамические и частотные особенности, важные для защиты и качества измерений.
Требования к внешней и внутренней изоляции электрооборудования раскрыты в материале о высоковольтной изоляции.
Какие режимы опасны для трансформатора и вторичных цепей
- Короткое замыкание вторичной цепиВызывает большой ток и нагрев; применяют предусмотренную защиту и правильное сечение проводников.
- Неправильное заземлениеТочку заземления вторичной системы выбирают по схеме; случайные дополнительные связи создают токи и ошибки.
- Перегрузка по VAСлишком много приборов или длинные тонкие провода ухудшают точность и могут вывести режим за паспортные пределы.
- ФеррорезонансВ определённых сетях сочетание нелинейной индуктивности ТН и ёмкостей способно вызвать опасные перенапряжения; решение проектируют для конкретной схемы.
- Работа с вторичными цепями под напряжениемДаже сниженный сигнал требует безопасной организации работ и проверки отсутствия напряжения там, где это необходимо.
Не применяйте правило трансформатора тока к ТН. У трансформатора тока опасен разрыв вторичной цепи, а у трансформатора напряжения — её короткое замыкание. Это разные измерительные устройства.
Что проверяют при вводе и эксплуатации
Паспорт и схема
Тип, коэффициент, класс, вторичные нагрузки, выводы, заземление, предохранители и назначение обмоток.
Изоляция и соединения
Состояние вводов, затяжка, загрязнение, сопротивление изоляции и целостность вторичных цепей по программе.
Метрологические характеристики
Поверка или иная установленная процедура подтверждает погрешности в заданных режимах.
Если ТН используют для анализа сети, ограничения измерительного тракта учитывают при контроле качества электроэнергии. Активную и реактивную составляющие, рассчитываемые по вторичным сигналам, объясняет статья об активной и реактивной электроэнергии.
Разберём вашу задачу
Инженер уточнит исходные данные и предложит подходящее техническое решение.
