Трансформаторы тока применяются в электрических сетях переменного тока для питания токовых (последовательных) катушек амперметров, ваттметров, счетчиков и реле защиты.
Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в рассечку цепи переменного тока и пропускает через себя весь измеряемый ток. Первичная обмотка состоит из одного или нескольких витков, вторичная обмотка из значительно большего числа витков. Трансформаторы рассчитаны таким образом, что при протекании по первичной обмотке номинального тока, на который рассчитан трансформатор тока, во вторичной обмотке протекает ток величиной в 5 или I а. К вторичной обмотке подключаются токовые катушки измерительных приборов со шкалами, цена делений которых наносится с учетом коэффициента трансформации. Трансформаторы тока имеют два вида погрешностей: токовую и угловую.
Токовой погрешностью трансформатора называется отношение разности между приведенным вторичным и первичным током к первичному току, выраженное в процентах
(11.2)
Угловая погрешность определяется углом δ, т. е. углом сдвига по фазе между векторами токов I2 и I1.
В зависимости от допускаемых погрешностей различают следующие 5 классов точности трансформаторов тока: 0,2; 0,5; 1; 3 и 10. Цифры класса указывают допустимую величину токовой погрешности в процентах при номинальном токе. Угловая погрешность нормируется только для первых трех классов и должна быть не более соответственно 10, 40 и 80 угловых минут.
Для уменьшения погрешности и сохранения по возможности пропорциональности между первичным и вторичным токами трансформаторы тока должны работать со слабым магнитным насыщением сердечника.
Один и тот же трансформатор может иметь различную величину погрешности при изменении нагрузки (сопротивления) во вторичной цепи, поэтому в каталогах даются величины допустимых сопротивлений при работе в различных классах точности, для амперметров и токовых реле имеет значение величина токовой погрешности, а для приборов типа ваттметра имеет также значение и угловая погрешность. Трансформаторы тока следует подбирать с номинальным значением первичного тока, наиболее близким к расчетному длительному току цепи, так как при работе трансформатора тока со значительной недогрузкой погрешности возрастают.
При обрыве во вторичной цепи трансформатора тока размагничивающее действие вторичных ампер-витков исчезает. Такое положение следует считать для трансформатора тока аварийным. так как при наличии только первичных ампер-витков резко повысится магнитная индукция, отчего сердечник нагреется до недопустимых пределов и трансформатор тока выйдет из строя. Обрыв во вторичной цепи сопровождается, кроме того, резким повышением напряжения, которое может достигнуть величины, опасной для жизни людей.
Во избежание описанного явления необходимо при снятии приборов, питающихся от трансформатора тока, на ремонт или проверку предварительно замкнуть накоротко вторичные обмотки трансформаторов тока.
Выпускаемые в СССР трансформаторы тока имеют сокращенные обозначения, буквы которых означают: Т — трансформатор тока, П — проходной, О — одновитковый, Ф— с фарфоровой изоляцией; Р — разъемный, Ш — шинный, К — катушечный, Б —быстро насыщающийся, Н — для наружной установки, М — модернизированный, Д — для дифференциальной защиты, З — для зашиты от замыканий на землю, У — усиленный, Л — с литой изоляцией, В —встроенный.
Трансформаторы тока строятся на различные количества витков первичной обмотки и при больших токах часто выполняются с одновитковой первичной обмоткой (в виде плоской шины или круглого стержня).
Но конструкции трансформаторы тока выпускаются для внутренней или для наружной установки.
Кроме того, различают по способу монтажа проходные и опорные трансформаторы тока.
В сетях напряжением 6—10 кВ наибольшее распространение имеют трансформаторы тока ТИЛ10 (рис. 11.8) и ТИЛУ10 с литой изоляцией. Трансформатор тока ТПЛ10-0,5/Р имеет две вторичные обмотки и два сердечника, из которых один класса 0,5 для включения измерительных приборов и второй класса 3 — для подключения токовых реле.
В сетях низкою напряжения для подключения приборов применяются катушечные трансформаторы тока типа ТК, которые изготовляются на токи до 1500 а.
Технические данные некоторых трансформаторов тока приведены в табл. 11.4.
