Для измерения величины тока, текущего в цепи, в нее последовательно включается амперметр. При этом через катушку прибора течет весь рабочий ток цепи. Если величина тока не превышает нескольких десятков ампер, то катушки амперметров имеют сравнительно небольшие размеры и прибор может быть включен непосредственно в цепь.
Но если мы имеем дело с токами порядка сотен или тысяч ампер, то сечение провода, из которого наматывается катушка амперметра, должно быть очень большим — измерительный прибор получается громоздким, неудобным для монтажа на панелях щитов. Поэтому амперметры для измерения переменного тока большой величины включаются через специальные измерительные трансформаторы тока.
Если с трансформатором тока включен амперметр, рассчитанный на измерение тока от 0 до 5 А, то для определения величины тока в цепи необходимо показание прибора умножить на коэффициент трансформации.
По величине погрешности, гарантируемой заводом-изготовителем, трансформаторы тока делятся на различные классы точности. Например, класс точности 0,5 означает, что трансформатор тока имеет погрешность, не превышающую ± 0,5% от номинального тока.
Высокий класс точности (0,2; 0,5) достигается применением в трансформаторах тока высококачественной стали для сердечника, особо тщательным изготовлением и т. д.
Поэтому они имеют более высокую стоимость и применяются для лабораторных исследований, некоторых видов релейной защиты, а также для питания токовых обмоток электрических счетчиков, если их показания используются для денежных расчетов за электроэнергию, в других случаях, когда не требуется высокая точность измерения, применяются трансформаторы с низким классом точности.
Иногда в одном трансформаторе помещают две вторичные обмотки с различными классами точности. Такие трансформаторы тока называются двухобмоточными.
Если измерения тока производятся в высоковольтных сетях, то, кроме уменьшения номинального тока измерительных приборов, трансформаторы тока выполняют еще одну очень важную функцию: они разделяют рабочие цепи высокого напряжения и измерительные цепи низкого напряжения, увеличивая безопасность обслуживания электроустановки.
В зависимости от назначения трансформаторы тока имеют различные конструкции.
Проходные трансформаторы тока одновременно используются как проходные изоляторы при проходе токоведущих частей сквозь стены, перекрытия и т. д.
Шинные трансформаторы с одним витком в первичной обмотке включаются последовательно в систему шин, по которым текут большие токи.
Лабораторные трансформаторы тока имеют сердечник с одной вторичной обмоткой. Роль первичной обмотки выполняет проводник, проходящий сквозь кольцевой сердечник.
Разновидностью переносного трансформатора тока являются токоизмерительные клещи.
Основа конструкции этого прибора — разъемный стальной сердечник с помещенной на нем вторичной обмоткой. При нажатии на рукоятки образуется зазор, через который внутрь сердечника вводится провод или шина с измеряемым током. Затем усилие с рукояток снимается, и сердечник под действием пружины вновь образует замкнутую магнитную систему трансформатора тока, причем провод или шина с током играют роль его первичной обмотки.
Про электричестово "для чайников": Для чего нужны трансформаторы тока и чем они отличаются от трансформаторов напряжения
Эксплуатация трансформаторов тока имеет некоторые особенности:
1. В целях безопасности обслуживающего персонала один из концов вторичной обмотки и сердечник трансформатора тока должны быть надежно заземлены.
2. Если ко вторичной обмотке подключено несколько измерительных приборов (а они включаются между собой последовательно), то общее сопротивление катушек этих приборов не должно превышать величины допустимого сопротивления, указанного на заводском щитке трансформатора тока.
Иначе точность измерения тока существенно снижается, так как трансформатор тока выходит из своего класса точности и приборы, подключенные к нему, дают неверные показания.
3. Нельзя размыкать вторичную обмотку работающего трансформатора тока, так как сопротивление катушек приборов, подключенных ко вторичной обмотке, весьма мало и трансформатор тока работает практически в режиме короткого замыкания.
Магнитные потоки, создаваемые первичным и вторичным токами, взаимно компенсируются, поскольку они всегда направлены навстречу друг другу, и магнитное поле сердечника создается лишь небольшим намагничивающим током.
Если же разомкнуть вторичную обмотку, то ток этой обмотки и размагничивающий магнитный поток станут равными нулю, а магнитный поток, создаваемый первичной обмоткой, останется прежним, что приведет к сильному намагничиванию сердечника.
Опасность такого режима в том, что возросший во много раз магнитный поток сердечника индуктирует во вторичной обмотке электродвижущая сила (э. д. с.) большой величины. В трансформаторах тока с большими коэффициентами трансформации эта э. д. с. достигает величины в несколько тысяч вольт. Кроме того, возникает возможность пробоя изоляции вторичной обмотки на корпус.
Поэтому, если измерительный прибор, включенный с трансформатором тока, снимается для проверки, ремонта или замены, концы вторичной обмотки трансформатора должны быть предварительно закорочены.
Андрей Повный