23.2 Похибки трансформаторів в залежності від різних факторів

В процесі роботи струм первинної обмотки змінюється від 0,05 до струму КЗ.

Абсолютна магнітна проникність залежить від величини струму нелінійно. Це можна схематично зобразити так:

Із ростом первинного струму з початку _а зростає, потім доходить до максимального і при подальшому збільшенні струму внаслідок насичення магнітопроводу зменшується. Оскільки похибка ΔI обернено пропорційна _а, то струмова похибка має залежність від B та I (сила первинного струму), показану на рис. 23.2.

Зростання похибки ΔI призведе до неправильності показу приладів. Похибки не повинні бути великими при і При відсутності компенсації ΔI завжди має знак мінус із ростом струму, а кутова похибка має аналогічний хід, але додатній знак. Кутова похибка зумовлена кутом між векторами вторинного і первинного струмів, тобто їх не співпадання по фазі.

Збільшення навантаження веде до збільшення опору намагнічування і відповідно до зростання струмової похибки по закону:

~ (23.1)

Із формули (23.1) випливає, що для зниження похибки необхідно зменшувати опори r₂ і x₂ вторинної обмотки. Значить, зростає пропорційно геометричним розмірам, довжині і обернено пропорційно площі поперечного перерізу. Однак збільшення останнього не завжди раціонально, бо збільшується маса сталі, збільшується кількість міді, яка витрачається.

При інших рівних умовах перехід на матеріал із більшою магнітною проникністю зменшує похибку.

Те саме відноситься до матеріалів із покращеними ізоляційними якостями.

Для компенсації струмових похибок відмотують витки вторинної обмотки. При цьому зменшується коефіцієнт трансформації, збільшується струм I₂ (стає більшим за I_2ном). Тим самим (див. графік рис. 23.2), компенсується частково від’ємна похибка. Для зменшення кутової похибки на магнітопроводі трансформатора струму встановлюють короткозамкнутий виток.

Застосування матеріалів із великим значенням μ (типу сталі 3413 та ін.) дозволяє створювати трансформатори струму з малими габаритами і невеликою струмовою похибкою без введення компенсації (оскільки із ростом зменшується).

23.3 Особливості роботи трансформаторів струму

При роботі трансформаторів в режимі розімкнення вторинної обмотки, струм в первинній лишається незмінним, і магнітнорушійна сила цілком іде на намагнічування магнітопроводу. Це приводить до його насичення і появи високої е.р.с. на розімкненій вторинній обмотці трансформатора, бо росте індуктивність в наслідок росту μ і Режим розімкнення вторинної обмотки є для трансформатора струму аварійним, бо при насиченні в магнітопроводі різко зростають втрати. Щоб цього запобігти, паралельно до z₂ ставлять ключ.

Як правило, вторинна обмотка виводиться на додаткові контакти із перемичкою (див. рис. 23.1). Перед вимиканням із вторинної обмотки вимірювального приладу, вторинна обмотка спочатку шунтується перемикачем.

Трансформатори струму – одні із основних ланок релейного захисту. Тому вони повинні бути термічно і динамічно стійкими і мати малу похибку, що забезпечує нормальну роботу релейного захисту.

При великих кратностях первинного струму магнітопровід трансформатору струму насичується і похибка зростає (рис. 23.2).

Практика показала, що якщо повна похибка досягла 10%, то при подальшому зростанні первинного струму вона так швидко зростає далі, що нормальна подальша робота релейного захисту неможлива. Тому номінальна гранична кратність трансформатору струму повинна бути вище відношення струму КЗ до номінального (кратність – це динамічна стійкість трансформатора струму, див. пункт 23.1).

Слід пам’ятати, що трансформатори із багатовитковою первинною обмоткою піддаються підвищенному електричному навантаженню, оскільки індуктивний опір такої обмотки співрозмірний із опором самого короткозамкненого кола. При цьому на таку обмотку падає суттєва частина напруги сітки. Внаслідок цього можливий міжвитковий пробій ізоляції.