Перейти к содержанию

Трансформатор тока

Амперметр на сотни ампер не включают в разрыв силовой линии. Ставят трансформатор тока: провод проходит через кольцо, а во вторичной обмотке течёт ток в сотни или тысячи раз меньше. Принцип простой, но у него есть опасная особенность — вторичную обмотку под током нельзя оставлять разомкнутой.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Трансформатор тока (ТТ, current transformer, CT) — измерительный трансформатор, который уменьшает ток силовой линии в заданное число раз, чтобы его можно было безопасно измерить обычным прибором. Первичная обмотка включена последовательно с нагрузкой; часто это просто провод, продетый через кольцевой сердечник, то есть один виток (Kuphaldt, гл. 9.7.3). Вторичный ток пропорционален первичному с коэффициентом, равным отношению витков.

Коэффициент и выход

У промышленных трансформаторов тока стандартный вторичный ток — 0–5 А, поэтому коэффициент записывают как номинальный первичный ток к 5 А: 600:5, 100:5, 1000:5; кольцо на фото у Kuphaldt — 50:5. Маленькие трансформаторы для электроники рассчитаны на меньший вторичный ток. Например, разъёмный YHDC SCT013 с окном 13 × 13 мм выпускают в двух вариантах выхода:

Исполнение SCT013 (YHDC)ВходВыход
SCT013-000100 А50 мА (токовый)
SCT013-005 … SCT013-1000–5 … 0–100 А0–1 В (напряжение)

Для токового исполнения коэффициент 100 А / 50 мА = 2000:1 (наш расчёт). Остальные параметры по странице YHDC: точность 1 %, частота 50 Гц–1 кГц, испытательное напряжение 3,5 кВ, 50 Гц, 1 мин. Как подключить такой трансформатор к Arduino и выбрать резистор нагрузки, разобрано в ответе «Как подключить трансформатор тока SCT-013 к Arduino».

Главное правило безопасности

Трансформатор тока по напряжению — повышающий и рассчитан на почти короткозамкнутую нагрузку — амперметр. Если вторичную обмотку разомкнуть, когда по линии течёт ток, на ней появится опасно высокое напряжение. Поэтому параллельно вторичной обмотке ставят замыкающий выключатель и закрывают его до отключения прибора (Kuphaldt, рис. 9.50). У токового SCT013-000 резистор нагрузки подключают до того, как надеть трансформатор на провод (наш вывод из этого правила).

Ограничения

Трансформатор работает только на переменном токе: постоянный ток не создаёт меняющегося поля (Tektronix, ABCs of Probes, с. 19). Постоянный и переменный ток вместе измеряют шунтом или датчиком на эффекте Холла. Тот же принцип, что у трансформатора тока, лежит в основе токового щупа осциллографа. Сравнение способов — в обзоре «Датчики тока», устройство трансформаторов вообще — в статье «Трансформаторы».

Частые вопросы

Почему нельзя размыкать вторичную обмотку трансформатора тока?

Трансформатор тока рассчитан на работу с почти замкнутой вторичной обмоткой — амперметром или малым резистором — и по напряжению он повышающий. Если цепь вторичной обмотки разорвать при токе в линии, на ней появится опасно высокое напряжение (Kuphaldt, гл. 9.7.3). Поэтому параллельно прибору ставят выключатель и замыкают его, прежде чем отсоединить амперметр.

Что значит коэффициент 100:5?

При токе 100 А в первичной цепи во вторичной течёт 5 А. Kuphaldt пишет, что стандартный вторичный ток промышленных трансформаторов тока — 0–5 А, поэтому коэффициенты записывают как «номинальный первичный ток : 5». У маленьких трансформаторов для электроники вторичный ток меньше: у YHDC SCT013-000 — 50 мА при 100 А, то есть коэффициент 2000:1 (наш расчёт).

Может ли трансформатор тока измерить постоянный ток?

Нет: постоянный ток не создаёт меняющегося магнитного поля, и трансформатор не работает (Tektronix). Для постоянного тока берут шунт или датчик на эффекте Холла. Большой постоянный ток к тому же может насытить сердечник и испортить измерение переменной составляющей.

Источники

  1. Kuphaldt T. R. Lessons In Electric Circuits, Vol. II — AC, 6th ed. (2021), гл. 9.7.3, CC BY — с. 259–261, рис. 9.48–9.50: трансформатор тока включён последовательно с линией и уменьшает ток для амперметра; по напряжению он повышающий; часто кольцевой, силовой провод — первичная обмотка из одного витка; бывают раскрывающиеся; стандартный вторичный ток — 0–5 А, коэффициенты пишут как первичный ток к 5 А: 600:5, 100:5, 1k:5; кольцо на фото — 50:5; вторичную обмотку нельзя оставлять разомкнутой — опасно высокое напряжение; параллельно вторичной ставят замыкающий выключатель и закрывают его перед отключением амперметра
  2. Beijing YaoHuaDechang Electronic (YHDC). SCT013 split core current transformer, product page — окно 13 × 13 мм, ферритовый сердечник, провод 1 м, разъём 3,5 мм; выход током или напряжением; номинальный вход 5–100 А, выход 50 мА или 1 В; точность 1 %; частота 50 Гц–1 кГц; рабочее напряжение 720 В; испытательное 3,5 кВ, 50 Гц, 1 мин; −25…+70 °C; файлы исполнений SCT013-000 (100 А / 50 мА) и SCT013-005…-100 (0–5…0–100 А / 0–1 В)
  3. Tektronix. ABCs of Probes, Primer (60W-6053-15) — с. 19–20: постоянный ток не создаёт меняющегося поля и не вызывает трансформаторного действия; провод — первичная обмотка из одного витка, выход пропорционален отношению витков; насыщение сердечника большим постоянным током или превышением произведения ампер-секунд

Нашли ошибку?

Смотрите также