Последовательное соединение трансформаторов напряжения

Для подключения реле и измерительных приборов вторичные обмотки ТТ соединяются в различные схемы. Наиболее распространенные схемы приведены на рис. 2.5.

На рис. 2.5, адана основная схема соединения в звезду, которая применяется для включения защиты от всех видов однофазных и междуфазных КЗ; на рис. 2.5,б– схема соединения в неполную звезду, используемая главным образом для включения защиты от междуфазных КЗ в сетях с изолированными нулевыми точками; на рис. 2.5,в– схема соединения в треугольник, используемая для получения разности фазных токов (например, для включения дифференциальной защиты трансформаторов); на рис. 2.5,г– схема соединения на разность токов двух фаз. Эта схема используется для включения защиты от междуфазных КЗ, так же как схема на рис. 2.5,бна рис. 2.5,д– схема соединения на сумму токов всех трёх фаз (фильтр токов нулевой последовательности), используемая для включения защиты от однофазных КЗ и замыканий на землю.

На рис. 2.5, едана схема последовательного соединения двух трансформаторов тока, установленных на одной фазе. При таком соединении нагрузка, подключенная к ним, распределяется поровну, т.е. на каждом из них уменьшается в 2 раза. Происходит это потому, что ток в цепи, равный, остаётся неизменным, а напряжение, приходящееся на каждый ТТ, составляет половину общего.

Рис. 2.5. Схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока

Рассмотренная схема применяется при использовании маломощных ТТ (например, встроенных во вводы выключателей и трансформаторов).

На рис. 2.5, ждана схема параллельного соединения двух ТТ, установленных на одной фазе. Коэффициент трансформации этой схемы в 2 раза меньше коэффициента трансформации одного ТТ.

Схема параллельного соединения используется для получения нестандартных коэффициентов трансформации. Например, для получения коэффициента трансформации 37,5/5 А соединяют параллельно два стандартных ТТ с коэффициентом трансформации 75/5 А.

Выбор трансформаторов тока

Исходные данные. Все трансформаторы тока выбираются, как и другие аппараты, по номинальному току и напряжению установки и проверяются на термическую и электродинамическую стойкость при КЗ. Кроме того, ТТ, используемые в цепях релейной защиты, проверяются на значение погрешности, которая, как указывалось выше, не должна превышать 10% по току и 7° по углу. Для проверки по этому условию в информационных материалах заводов – поставщиков ТТ и в другой справочной литературе даются характеристики и параметры ТТ:

1. Кривые зависимости 10%-ной кратности от сопротивления нагрузки, подключённой к вторичной обмотке ТТ. Десятипроцентной кратностьюназывается отношение, т.е. кратность, первичного тока, проходящего через ТТ, к его номинальному току, при которой токовая погрешность ТТ составляет 10% при заданной нагрузке. Угловая погрешность при этом достигает 7° (рис. 2.4).

Таким образом, зная кратность первичного тока, проходящего через ТТ, можно по кривым 10%-ной кратности для данного типа ТТ определить допустимую нагрузку , при которой погрешность ТТ не будет превышать 10%. И, наоборот, зная действительное значение нагрузки, которая подключена (или должна быть подключена) к вторичной обмотке ТТ, можно по кривым 10%-ной кратности определить допустимую кратность первичного токапри которой токовая погрешность ТТ также не будет превышать 10%.

2. Кривые зависимости предельной кратности К₁₀от сопротивления нагрузки, подключённой к вторичной обмотке (для трансформаторов тока, выпущенных в соответствии с ГОСТ 7746-78 *Е). Согласно указанному ГОСТ предельной кратностьюК₁₀называется наибольшее отношение, т.е. наибольшая кратность, первичного тока, проходящего через ТТ, к его номинальному току, при которой полная погрешность ТТ (ε) при заданной вторичной нагрузке не превышает 10%. При этом гарантируемая предельная кратность при номинальной вторичной нагрузкеназывается номинальной предельной кратностью.

Аналогично рассмотренному выше, можно, пользуясь кривыми предельной кратности, определить либо допустимую нагрузку по известной кратности первичного тока, либо допустимую кратность первичного тока по известной нагрузке, при которых полная погрешность ТТ не будет превышать 10%.

3. Типовые кривые намагничивания, представляющие собой зависимость максимальных значений индукции (В) в сердечнике от действующих значений напряжённости магнитного поляНпри средней длине магнитного пути; определённом сечении сердечника; номинальном значении магнитодвижущей силы (А).

(2.11)

Напряжённость магнитного поля (А/см) выражается формулой:

(2.12)

где – намагничивающий ток, А;– средняя длина магнитного пути, см.

Таким образом, эта характеристика является характеристикой железа, из которого сделан ТТ, а для конкретного трансформатора тока она пересчитывается в вольт-амперную с учётом числа витков и геометрических размеров сердечника.

Определив Впо указанной формуле, по кривой намагничивания определяютН, ток намагничивания, а затем вторичный ток ТТ:

(2.13)

Следует иметь в виду, что ГОСТ допускает 20% отклонение характеристик от типовой. Поэтому рассчитанную характеристику нужно понизить по напряжению на 20%.

Действительные характеристики намагничивания (называются ниже вольт-амперными), представляющие собой зависимость напряжения на зажимах вторичной обмотки ТТ от проходящего по этой обмотке тока намагничивания, т.е.. Пользуясь действительными характеристиками намагничивания, можно также определитьии оценить допустимость полученной погрешности. Эта характеристика снимается непосредственно на используемом трансформаторе тока.

Нагрузка вторичной обмотки трансформаторов тока. Нагрузка вторичной обмотки ТТ складывается из последовательно включённых сопротивлений: реле, приборов, жил контрольного кабеля, переходного сопротивления в месте контактных соединении:

(2.14)

Для упрощения расчётов производится арифметическое, а не геометрическое сложение полных и активных сопротивлений. Нагрузка вторичной обмотки ТТ зависит также от схемы их соединения и вида КЗ. Поэтому нагрузка должна определяться для наиболее загруженного ТТ с учётом схемы соединения и для такого вида КЗ, при котором получаются наихудшие результаты.

Расчётные формулы для наиболее распространенных схем соединения вторичных обмоток ТТ и при различных видах КЗ приведены в табл. 2.1.

Расчёт нагрузки в зависимости от схемы соединения ТТ

Примечания: 1. В формулы по пп. 1–4 должно подставляться наибольшее значение (для наиболее загруженной фазы). 2. Величина во всех случаях принимается равна 0,1 Ом.

Проверка трансформаторов тока по действительным характеристикам намагничивания производится в следующем порядке:

1) определяется фактическая нагрузка Z_нподключённая к вторичной обмотке с учётом формул, приведённых в табл. 2.1;

2) определяется расчётный первичный и вторичный токи КЗ которые равны максимальному току КЗ в конце защищаемой зоны (для токовых отсечек ток КЗ равен уставке отсечки);

3) определяется расчётный ток намагничивания, равный ;

4) строится наиболее низкая характеристика намагничивания проверяемых ТТ и по этой характеристике и полученному выше току намагничивания определяется соответствующее ему значение напряженияU₂;

5) определяется допустимое сопротивление нагрузки, при котором погрешность ТТ не будет превышать 10% по значению и 7° по углу, по формуле.

(2.15)

Для того чтобы погрешность трансформатора тока не превышала допустимых 10%, рассчитанная в п. 1) нагрузка на его вторичную обмотку не должна превышать значения Z_нопределённого в п. 5).

Имеются в наличии два трансформатора: 0.6кВА и 0.4кВА. У обоих первичка на 110 вольт. Можно ли их соеденить последовательно на 220 вольт в блоке питания.

Включать можно только два одинаковых трансформатора и то при условии,что на вторичной обмотке будет одинаковая нагрузка.

Хорошенький вопрос от радиолюбителя с 1 категорией. Мой ответ такой: "Всё можно, но не всё нужно". Если хорошо подумать головой, то в одних случаях так сделать можно, а в других нельзя. А по закону подлости, чаще мы имеем случай, когда нельзя. Потому, если вопрос такой возник, то вопрошающий явно не знает, когда можно, а когда нельзя. Потому правы те, кто скзал "нельзя", потому что на самом-то деле можно, но не всем 🙂 Мне – можно.

На самом деле, чтобы Вам могли ответить совершенно правильно на Ваш вопрос, нужно давать все исходные данные трансформаторов и цель, которую Вы хотите достигнуть. Тогда кто-нибудь и даст совершенно правильный ответ. Возможно, это буду я. Но в любом случае, такие изголения хороши когда Вы находитесь на "необитаемом острове" как Робинзон Крузо, и у Вас кроме этих двух трансформаторов больше ничего нет. Ведь вся прелесть радиолюбительства состоит в том, что я не обязан исполнять вообще никаких гостов и ТУ, и могу поступать как мне вздумается, творить что хочу в своей маленькой лаборатории, и разница между нами видимо состоит в том, что я понимаю, что я делаю, и что будет в том или другом случае, если я вдруг захочу отступать от общепринятых принципов конструирования РЭА, которые находясь в "большой лаборатории" меня заставят выполнять неукоснительно. Тем не менее, имея 1 категорию всё-таки следует знать, как работает трансформатор.

Возможны и другие варианты – но тогда нужно нагрузку по обмоткам распределять так, чтобы по первичной обмотке каждого трансформатора протекал одинаковый ток – во всех режимах
Одинаковый ток будет протекать в любом режиме. Обмотки то последовательно включены. И не факт, что включать нельзя, так же как и то, что можно. Причем, мне кажется, самый неблагоприятный случай как раз в холостом режиме.
Наверное правильный ответ дал serge22, надо пробовать, через лампу, ЛАТР, и т.д.
Добавлю еще. Нагружены оба трансформатора одинаковой нагрузкой, скажем 100 ом. Каждый трансформатор значение этого сопротивления приводит к первичной обмотке (увеличивает) в n^2, где п – коэффициент трансформации. Тогда, при одинаковом коэффициенте трансформации, сопротивления нагрузки, приведенные к первичной обмотке, будут одинаковы, как одинаков и ток в обмотках. Напряжение буде распределено равномерно. На холостом ходу сказываются различные потери в железе, потоки рассеяния и прочее, напряжения наверняка распределятся неравномерно. Нагружение трансформаторов ситуацию улучшает. Требование одно – одинаковый коэффициент трансформации.
Если не так, придется снова читать, как работает трансформатор:-(.

Добавлено через 11 минут(ы):

Ну и еще добавлю. Итак – условие, позволяющее включить два трансформатора последовательно (первичные обмотки). R1*n1^2=R2*n2^2. Где R-нагрузки соответственно первого и второго трансформатора, n – коэффициент трнсформации.

Хорошенький вопрос от радиолюбителя с 1 категорией. Мой ответ такой: "Всё можно, но не всё нужно". Если хорошо подумать головой, то в одних случаях так сделать можно, а в других нельзя. А по закону подлости, чаще мы имеем случай, когда нельзя. Потому, если вопрос такой возник, то вопрошающий явно не знает, когда можно, а когда нельзя. Потому правы те, кто скзал "нельзя", потому что на самом-то деле можно, но не всем 🙂 Мне – можно.

На самом деле, чтобы Вам могли ответить совершенно правильно на Ваш вопрос, нужно давать все исходные данные трансформаторов и цель, которую Вы хотите достигнуть. Тогда кто-нибудь и даст совершенно правильный ответ. Возможно, это буду я. Но в любом случае, такие изголения хороши когда Вы находитесь на "необитаемом острове" как Робинзон Крузо, и у Вас кроме этих двух трансформаторов больше ничего нет. Ведь вся прелесть радиолюбительства состоит в том, что я не обязан исполнять вообще никаких гостов и ТУ, и могу поступать как мне вздумается, творить что хочу в своей маленькой лаборатории, и разница между нами видимо состоит в том, что я понимаю, что я делаю, и что будет в том или другом случае, если я вдруг захочу отступать от общепринятых принципов конструирования РЭА, которые находясь в "большой лаборатории" меня заставят выполнять неукоснительно. Тем не менее, имея 1 категорию всё-таки следует знать, как работает трансформатор. Так у Вас вообще категории нет или хитрите.Причём тут категория.Знаете -ответьте, не знаете не отвечайте ,:shock::shock::shoc k:не хотите ответить так и напишите

Да никаких проблем, если их выходные обмотки будут работать на одну нагрузку последовательно и их выходные напряжения будут пропорциональны их мощностям. Например, если трансформатор 0,4кВА будет на выходе иметь 400 Вольт, а трансформатор 0,6 кВА будет иметь 600 Вольт, а вместе они дадут 1000 Вольт при токе нагрузки до 1 А.
Возможны и другие варианты – но тогда нужно нагрузку по обмоткам распределять так, чтобы по первичной обмотке каждого трансформатора протекал одинаковый ток – во всех режимах. Тогда и 220 В разделяться поровну на каждом трансформаторе.

220 Вольт в вашем примере поровну не разделятся. А почему,можете спросить у serk.

Давайте зайдем с другой стороны. Имеем два трансформатора, разной мощности, рассчитанные на подключение к сети 110 вольт. Нагрузим каждый из них так, чтобы ток первичной обмотки был одинаков. Как грузить, выше я писал (кстати, то же самое писал и UA9OC, Виктор "чтобы по первичной обмотке протекал одинаковый ток", но я его сразу не понял, позже до меня дошло. ). Теперь пишу то же самое. Итак два трансформатора, каждый со своей нагрузкой, с одинаковым входным током с одинаковым напряжением. И давайте теперь их первичные обмотки включим последовательно и в сеть -220 вольт. Если кто-то скажет, что напряжение будет разное, сразу скажу, не поверю. допускаю конечно возможную небольшую разницу по причинам, что писали оппоненты выше.
Жаль, лень проверять (три провода соединить):smile:.

А Вы спросите, чьё объяснение лучше дошло. – Соединение первичных обмоток – практически нонсенс. Соединение вторичных – этому быть
Дошло Ваше обьяснение или нет, оно ошибочно.
Хотя, как уже говорил, проверите, поговорим дальше, чем черт не шутит.
Но на резисторах обьяснять работу трансформатора, вот это действительно нонсенс. Понятно, про резисторы быстрее дойдет, чем про индуктивности рассеяния, намагничиваемость и прочую муру, но рассказывать это можно совсем уж неграмотным и Ваше обьяснение, вы уж извините, вызывает улыбку..

А Вы спросите, чьё объяснение лучше дошло. – Соединение первичных обмоток – практически нонсенс. Соединение вторичных – этому быть.

Ну так уж и нонсенс.Прекрасно работают 4 шт ТПП-321 220в на 53в.Вторичные включены последовательно и подаю 220в. Первичные тоже последовательно около 1000в .После удвоения постоянное 2500в 500 ма ,анодное напряжение.

Важна не сама по себе реактивность, а ее соотношение с активной составляющей.
О чём и речь. В условии задачи были два трансформатора существенно разной мощности. Значит, при одинаковой нагрузке и "косинус фи" у них разный.

А резюме такое. Исхитриться и соединить последовательно разные трансформаторы можно, но в трезвом уме никто этого делать не станет.

Добавлено через 5 минут(ы):

Общая мощность будет равна трансу с малой мощностью.
Общая мощность будет равна удвоенной мощности меньшего трансформатора.

О чём и речь. В условии задачи были два трансформатора существенно разной мощности. Значит, при одинаковой нагрузке и "косинус фи" у них разный
Это понятно. Больший будет нагружен не полностью, а вот что там будет с реактивностью. даже точнее не с реактивностью, а с косинусами, это вопрос, на пальцах не считается. И, возможно, не так страшен черт как его малюют (осмелюсь предположить, что даже при 50 % загрузке, косинус будет близок к единице, но уж никак не 0,5).

Общая мощность будет равна удвоенной мощности меньшего трансформатора.

Итак, господа, результат эксперимента: два трансорматора – ТАН-1, мощность 33 ватта и ТН-4, мощность 21 ватт (странно, ТАН-1 по габаритам в два раза больше). Включаем первичные обмотки последовательно. Измеряем напряжение, на ТН-4 – 140 вольт, ТАН-1 – 90 вольт. В сети -230 вольт.
К обмоткам накала подключаем лампы (накал) 6П45С. Включаем в сеть. На первичной обмотке ТН-4 имеем 118 вольт, на первичке ТАН-1 – 112 вольт.
Обращаю внимание – трансформаторы нагружены лишь частично, так как на выходе накальных обмоток напряжение всего около 3,5 вольт, а не 6,3. Если нагрузим ТН-4 полностью и такую же нагрузку дадим ТАН-1, уверен, напряжения на первичных обмотках будут равны.
Теория полностью подтверждается.

Больший будет нагружен не полностью, а вот что там будет с реактивностью. даже точнее не с реактивностью, а с косинусами, это вопрос, на пальцах не считается. И, возможно, не так страшен черт как его малюют (осмелюсь предположить, что даже при 50 % загрузке, косинус будет близок к единице, но уж никак не 0,5).
Как и это тоже.
Вывод: нагружаем трансформаторы так, чтобы расчетные токи первичной обмотки каждого трансформатора были равны и вперед с песней:smile:.

Ну если в свете обсуждения проскачила мысль о разной нагрузке на каждый трансформатор, подскажите как это сделать?
Нигде такая мысль не проскочила. Хотя, кто знает, что Вы понимаете под одинаковой нагрузкой.. Под одинаковой нагрузкой для трансформатора, я понимаю одинаковую мощность, которую он выдает в нагрузку.

Вывод: нагружаем трансформаторы так, чтобы расчетные токи первичной обмотки каждого трансформатора были равны и вперед с песней.
Ориентируйтесь на это.
Коль у Вас вторичные обмотки рассчитаны на одно и то же напряжение – 380 вольт, значит сопротивления нагрузки, подключаемые к этим обмоткам, должны быть равны. Тогда выполняется правило – одинаковая нагрузка каждого трансформатора.

Вывод: нагружаем трансформаторы так, чтобы расчетные токи первичной обмотки каждого трансформатора были равны и вперед с песней
Какое смелое утверждение. Дали одинаковую нагрузку вторичным обмоткам (именно по мощности, не по току), и смело включаем в сеть, и держим эту нагрузку не выключая. Постоянно. Никаких там телеграфов, SSB, даже просто выключить выходной каскад, боже упаси. А как же, ведь стоит измениться нагрузке, в телеграфе она вообще почти никакая, и вот он перекос на месте. И на вторичных обмотках более слабого трансформатора, напряжение ХХ на котором гораздо повыше, напряжение на вторичках так же резко растёт. Растёт выпрямленное напряжение на электролитах. Можно как то подравнять работу последовательно включенных трансформаторов в статическом режиме. А вот в динамике. Я бы даже вроде одинаковые трансформаторы, не стал бы включать последовательно.
Нет возможности приобрести, или изготовить трансформаторы на 220 вольт, или уж очень хочется использовать именно эти. Может стоит рассмотреть применение симметричного автотрансформатора по входу? То же самое последовательное включение. Плюс, дополнительный трансформатор со средним выводом. При этом, мощность этого дополнительного трансформатора всего то ватт сто. Ведь в его задачи будет входить только устранение перекоса. Тоже решение не ахти. Но всё же лучше, чем просто последовательное включение разных трансформаторов.

Вывод: нагружаем трансформаторы так, чтобы расчетные токи первичной обмотки каждого трансформатора были равны и вперед с песней
Какое смелое утверждение. Дали одинаковую нагрузку вторичным обмоткам (именно по мощности, не по току), и смело включаем в сеть, и держим эту нагрузку не выключая. Постоянно. Никаких там телеграфов, SSB, даже просто выключить выходной каскад, боже упаси. А как же, ведь стоит измениться нагрузке, в телеграфе она вообще почти никакая, и вот он перекос на месте. И на вторичных обмотках более слабого трансформатора, напряжение ХХ на котором гораздо повыше, напряжение на вторичках так же резко растёт. Растёт выпрямленное напряжение на электролитах. Можно как то подравнять работу последовательно включенных трансформаторов в статическом режиме. А вот в динамике. Я бы даже вроде одинаковые трансформаторы, не стал бы включать последовательно.
Нет возможности приобрести, или изготовить трансформаторы на 220 вольт, или уж очень хочется использовать именно эти. Может стоит рассмотреть применение симметричного автотрансформатора по входу? То же самое последовательное включение. Плюс, дополнительный трансформатор со средним выводом. При этом, мощность этого дополнительного трансформатора всего то ватт сто. Ведь в его задачи будет входить только устранение перекоса. Тоже решение не ахти. Но всё же лучше, чем просто последовательное включение разных трансформаторов.

3шаг: подключаете первичную обмотку трансформатора 110в в сеть через конденсатор, при этом подбираете ёмкость конденсатора чтобы получить величину тока в первичной обмотке такой же величины как получилось в 1 шаге.. Всьё
А при появлении нагрузки? И если нагрузка динамична, то есть изменяется во времени в десятки раз?

Какое смелое утверждение. Дали одинаковую нагрузку вторичным обмоткам (именно по мощности, не по току), и смело включаем в сеть, и держим эту нагрузку не выключая.
А мне до лампочки, где Вы это будете использовать. Тут много было измышлений про рассеяния и прочее, и были разные мнения, от абсолютно не допустимо до противоположного. Я написал ясно и четко – одинаковая нагрузка. Так же написал, при холостом ходе рассогласование налицо. Что еще не ясно? Считаю, дальше говорить не о чем.

А как же, ведь стоит измениться нагрузке, в телеграфе она вообще почти никакая, и вот он перекос на месте. И на вторичных обмотках более слабого трансформатора, напряжение ХХ на котором гораздо повыше, напряжение на вторичках так же резко растёт
Вроде и об этом я писал, что холостой режим отличается большим разбалансом напряжений. И еще предупреждал, чем меньше нагрузка, тем большее рассогласование.
Или Вы читаете выборочно? Явно усматриваю Ваше пренебрежение чужим мнением.

Добавлено через 5 минут(ы):

Никаких там телеграфов, SSB, даже просто выключить выходной каскад
А это откуда? Кто об этом говорил? Возник теоретический спор. Можно или нет? Все. Целесообразно? Вопрос второй. Даже не так. Можно ли такие условия выдержать в конкретном применениии?

Какие условия:
– нагруженность, желательно равная номинальной нагрузке меньшего;
– равенство нагружения.
Не можете это решить, ищите другой способ.

Рекомендованные сообщения

Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

Сейчас на странице 0 пользователей

Нет пользователей, просматривающих эту страницу.