Оглавление

ЗАДАНИЕ №1 «Измерительные преобразователи». 3

1.1.Назначение измерительных преобразователей. 3

1.2.Классификация ИПТ. 4

1.4. Принципиальная схема трансформатора тока. 9

ЗАДАНИЕ №2 «Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах». 9

ЗАДАНИЕ №3 «Расчет функции системы автоматического управления »  9

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: 9

ЗАДАНИЕ №1 «Измерительные преобразователи»

1.1.Назначение измерительных преобразователей.

Измерительный преобразователь тока (ИПТ) это – устройство предназначенное для преобразования первичного тока в такой выходной сигнал, информативные параметры которого функционально связаны с информативными параметрами первичного тока. Для создания ИПТ можно использовать различные физические явления. В настоящее время ИПТ обычно создаются на основе широко применяемого в электротехнике трансформаторного эффекта — в виде трансформатора.

Трансформатором тока (ТТ), являющимся наиболее широко применяемым ИПТ, называется такой трансформатор, в котором при нормальных условиях работы выходной сигнал является током, практически пропорциональным первичному току и при правиль­ном включении сдвинутым относительно него по фазе на угол, близкий к нулю.

Первичная обмотка трансформатора тока включается в цепь последовательно (в рассечку токопровода), а вторичная замыка­ется на некоторую нагрузку (измерительные приборы и реле), обеспечивая в ней ток, пропорциональный току в первичной обмотке.

В трансформаторах тока высокого напряжения первичная обмотка изолирована от вторичной (земля) на полное рабочее напряжение. Один конец вторичной обмотки обычно заземляется. Поэтому она имеет потенциал, близкий к потенциалу земли.

Трансформаторы тока по назначению разделяются на транс­форматоры тока для измерений и трансформаторы тока для за­щиты. В некоторых случаях эти функции совмещаются в одном ТТ.

Трансформаторы тока для измерений предназначаются для передачи информации измерительным приборам. Они устанавли­ваются в цепях высокого напряжения или в цепях с большим током, т. е. в цепях, в которых невозможно непосредственное включение измерительных приборов. Ко вторичной обмотке ТТ для измерений подключаются амперметры, токовые обмотки ватт­метров, счетчиков и аналогичных приборов. Таким образом, транс­форматор тока для измерений обеспечивает:

1) преобразование переменного тока любого значения в пере­менный, ток, приемлемый для непосредственного измерения с по­мощью стандартных измерительных приборов;

 2) изолирование измерительных приборов, к которым имеет доступ обслуживающий персонал, от цепи высокого напряжения.

Трансформаторы тока для защиты предназначаются для пе­редачи измерительной информации в устройства защиты и управ­ления. Соответственно этому трансформатор тока для защиты обе­спечивает:                                                       

1) преобразование переменного тока любого значения в пере­менный ток, приемлемый для питания устройств релейной за­щиты;

2) изолирование реле, к которым имеет доступ обслуживаю­щий   персонал,   от   цепи   высокого   напряжения.

Трансформаторы тока в установках высокого напряжения необходимы даже в тех случаях, когда уменьшения тока для измерительных приборов или реле не требуется.

1.2.Классификация ИПТ.

В зависимости от рода тока ИПТ разделяются на ИП переменного и ИП постоянного тока. В работе будут рассматриваться ИПТ переменного тока для уста­новок и сетей с номинальной частотой тока 50 Гц.

По назначению ИПТ разделяются на ИПТ для измерений и ИПТ для защиты. Последние могут предназначаться для работы только в установившихся (статических) режимах либо в установившихся и переходных (динамических) режимах.

В зависимости от вида преобразования ИПТ делятся на преобразователи тока в ток, тока в напряжение (например, транс­реакторы, магнитные трансформаторы тока), тока в неэлектриче­скую величину (например, в световой поток). При этом по способу представления выходной информации ИПТ подразделяются на аналоговые и дискретные.

Одновитковые ТТ (рис. 1) имеют две разновидности: без собственной первичной обмотки; с собственной первичной обмоткой. Одновитковые ТТ, не имеющие собственной первичной обмотки, выполняются встроенными, шинными или разъемными.

Встроенный трансформатор тока 1 представляет собой магнитопровод с намотанной на него вторичной обмоткой. Он не имеет, собственной первичной обмотки. Ее роль выполняет токоведущий стержень проходного изолятора. Этот трансформатор тока не имеет изоляционных элементов между первичной и вто­ричной обмотками. Их роль выполняет изоляция проходного изо­лятора.



Рис. 1. Схема трансформатора тока;

______ собственная первичная обмотка ТТ;

----- токоведущий  стержень проходного изолятора (шина)
В шинном трансформаторе тока роль первичной обмотки выполняют одна или несколько шин распределительного устрой­ства, пропускаемые при монтаже сквозь полость проходного изоля­тора. Последний изолирует такую первичную обмотку от вто­ричной.

Многовитковые трансформаторы тока (рис. 1) изготовляются с катушечной первичной обмоткой надеваемой на магнитопровод; с петлевой первичной обмоткой 5, состоящей из нескольких витков; со звеньевой первичной обмоткой, выполненной таким образом, что внутренняя изоляция трансформатора тока конструктивно распределена между первич­ной и вторичной обмотками, а взаимное расположение обмоток напоминает звенья цепи; с рымовидной первичной обмоткой, выполненной таким образом, что внутренняя изоляция трансфор­матора тока нанесена в основном только на первичную обмотку, имеющую форму рыма.


1.3. Основные параметры и характеристики трансформатора тока.
Основными параметрами и характеристиками трансформатора тока в соответствии с ГОСТ 7746—78 «Трансформаторы тока. Общие технические требования» являются:

1. Номинальное напряжение — действующее значение ли­нейного напряжения, при котором предназначен работать ТТ, указываемое в паспортной таблице трансформатора тока. Для отечественных ТТ принята следующая шкала номинальных на­пряжений, кВ:

0,66; 6; 10; 16; 20; 24; 27; 35; 110; 150; 220; 330; 500; 750; 1150

2. Номинальный первичный ток  I_1H - указываемый в паспортной таблице ТТ ток, проходящий по первичной обмотке, при котором предусмотрена продолжительная работа ТТ. Для оте­чественных ТТ принята следующая шкала номинальных первичных токов:

1; 5; 10; 15; 20; 30; 40; 50; 75; 80; 400; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 750; 800; 1000; 1200; 1500; 2000; 3000; 4000; 5000; 6000; 8000; 10000; 12000;

14 000; 16 000; 18 000; 20 000; 25 000; 28 000; 32 000; 35 000; 40 000.

В трансформаторах тока, предназначенных для комплектова­ния турбо- и гидрогенераторов, значения номинального тока свыше 10 000 А могут отличаться от приведенных в данной шкале зна­чений.

Трансформаторы тока, рассчитанные на номинальный первич­ный ток 15; 30; 75; 150; 300; 600; 750; 1200; 1500; 3000 и 6000 А, должны допускать неограниченно длительное время наибольший рабочий первичный ток, равный соответственно 16; 32; 80; 160; 320; 630; 800; 1250; 1600; 3200 и 6300 А. В остальных случаях наибольший первичный ток равен номинальному первичному току.

3.   Номинальный  вторичный  ток   I_2H — указываемый  в   пас­портной таблице  ТТ ток,   проходящий  по  вторичной  обмотке. Номинальный вторичный ток принимается равным  1  или 5 А, причем ток 1 А допускается только для ТТ с номинальным пер­вичным током до 4000 А. По согласованию с заказчиком допу­скается   изготовление  ТТ  с   номинальным  вторичным  током  2 или 2,5 А.

4. Вторичная нагрузка ТТ z_2H соответствует полному сопро­тивлению его  внешней  вторичной  цепи,  выраженному в Омах, с указанием коэффициента мощности. Вторичная нагрузка может также   характеризоваться   полной  мощностью в вольт-амперах, потребляемой ею при данном коэффициенте мощности и номинальном вторичном токе.

Вторичная нагрузка с коэффициентом мощности cos(φ₂) = 0,8, при которой гарантируется установленный класс точности ТТ или предельная кратность первичного тока относительно его номинального значения,  называется номинальной      вторичной      нагрузкой    ТТ z_{2H. ном}

Для отечественных трансформаторов тока установлены следую­щие значения номинальной вторичной нагрузки   S_2H.ном   выраженной в вольт-амперах, при коэффициенте мощности cos(φ₂) = 0,8:

1; 2; 2,5; 3; 5; 7,5; 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 75; 90; 100; 120.

Соответствующие значения номинальной вторичной нагрузки (в Омах) определяются выражением:

z_{2H. ном} = S_{2H. ном}  / I²_2H

5.  Коэффициент трансформации ТТ равен отношению первичного тока ко вторичному току.

В расчетах трансформаторов тока применяются две величины: действительный коэффициент трансформации n и  номинальный коэффициент трансформации n_H. Под действительным коэффици­ентом трансформации понимается отношение действительного первичного тока к действительному вторичному току. Под номиналь­ным коэффициентом   трансформации   n_H   понимается   отношение номинального первичного тока к номинальному вторичному току.

6. Стойкость  ТТ к механическим и тепловым воздействиям характеризуется током электродинамической стойкости и током термической стойкости.

Ток электродинамической стойкости I_д равен наибольшей амп­литуде тока короткого замыкания за все время его протекания, которую ТТ выдерживает без повреждений, препятствующих его дальнейшей исправной работе. Ток I_д характеризует способность ТТ противостоять механическим (электродинамическим) воздей­ствиям тока короткого замыкания. Электродинамическая стой­кость может характеризоваться также кратностью K_д, представля­ющей собой отношение тока электродинамической стойкости к амплитуде номинального первичного тока. Требования электро­динамической стойкости не распространяются на шинные, встроенные и разъемные ТТ.

Термическая стойкость может характеризоваться кратностью K_т тока термической стойкости, представляющей собой отноше­ние тока термической стойкости к действующему значению номи­нального первичного тока.

В соответствии с ГОСТ 7746—78 для отечественных ТТ уста­новлены следующие токи термической стойкости:

а) односекундный I_1Т или двухсекундный I_2т (или кратность их К_1T и K_2Т по отношению к номинальному первичному току) для трансформаторов тока на номинальные напряжения 330 кВ и выше;

б) односекундный I_1Т или трехсекундный; I_3Т (или кратность их K_1T и K_3T по отношению к номинальному первичному току) для трансформаторов тока на номинальные напряжения до 220 кВ включительно.

Между токами электродинамической и термической стойкости должны быть следующие соотношения:

для ТТ на номинальные напряжения 330 кВ и выше

I_Д ≥ 1,8 √2 I_1T   или   I_Д ≥ 1,8 √2 I_2T

для  ТТ  на  номинальные напряжения до 220 кВ     

I_Д ≥ 1,8 √2 I_1T или I_Д ≥ 1,8 √2 I_3T

Температура токоведущих частей ТТ при токе термической стойкости не должна превышать: 200 °С для токоведущих частей из алюминия; 250 °С для токоведущих частей из меди и ее сплавов, соприкасающихся с органической изоляцией или маслом, и 300 °С для токоведущих частей из меди и ее сплавов, не соприкасающихся с органической изоляцией или маслом. При определении указан­ных значений температуры следует исходить из начальных ее зна­чений, соответствующих длительной работе трансформатора тока при номинальном токе.

Значения токов электродинамической и термической стойкости ТТ государственным стандартом не нормируются. Однако они должны соответствовать электродинамической и термической стойкости других аппаратов высокого напряжения, устанавливае­мых в одной цепи с трансформатором тока.

1.4. Принципиальная схема трансформатора тока.

Принципиальная схема одноступенчатого электромагнитного трансформатора тока и его схема замещения приведены на рис. 2. Как видно из схемы, основными элементами трансформатора тока участвующими в преобразо­вании тока, являются пер­вичная 1 и вторичная 2 об­мотки, намотанные на один и тот же магнитопровод 3. Первичная обмотка включа­ется последовательно (в рас­сечку токопровода высокого напряжения 4, т. е. обтекается током линии I_j. Ко вторичной обмотке подключаются измерительные приборы (амперметр, токовая обмотка счетчика) или реле. При ра­боте трансформатора тока вторичная обмотка всегда замкнута на нагрузку.


Рис.   2.   Принципиальная   схема

трансформатора тока и его схема замещения.
Первичную обмотку совместно с цепью высокого напряжения называют первичной цепью, а внешнюю цепь, получаю­щую измерительную информацию от вторичной обмотки трансфор­матора тока (т. е. нагрузку и соединительные провода), называют вторичной цепью. Цепь, образуемую вторичной об­моткой и присоединенной к ней вторичной цепью, называют ветвью вторичного тока.

ЗАДАНИЕ №2 «Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах»

Задание: расшифровать условное обозначение прибора.
Дано:

 

Расшифровка:
1. Графические обозначения прибора «круг» по ГОСТу  21.404-85 – обозначает прибор, устанавливаемый вне щита (по месту)
2. Символ  F по ГОСТу 21.404-85–основное обозначение измеряемой величины - расход.
3. Символ I по ГОСТу 21.404-85–отображение информации – показания.
Вывод: Прибор для измерения расхода показывающий, установленный по месту.

Например: дифманометр (ротаметр), показывающий.
Дифманометр - это дифференциальный манометр, прибор для измерения разности (перепада) давлений; применяется также для измерений уровня жидкостей и расхода жидкости, пара или газа по методу перепада давлений.

ЗАДАНИЕ №3 «Расчет функции системы автоматического управления »

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1.     Трансформаторы тока. Под ред. В.В. Афанасьев и.др. М: Энергия 1989

2.     Бачурин Н.И. Трансформаторы тока. М.: Энергия, 1964

3.     Вовин В.Н. Трансформаторы тока. М.: Энергия, 1966

4.     Кибель В.М. Трансформаторы напряжения. М.: Энергия 1975

5.     Грановский В.А. Системная метрология: метрологические системы и метрология систем. - СПб.: ГНЦ РФ ЦНИИ "Электроприбор", 1999

6.     ГОСТ 21.404-85  АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ  ПРОЦЕССОВ «Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах».