Коэффициент трансформации это

Проверка коэффициента трансформации подразумевает расчет отношения напряжений U1 и U2. U1 – это напряжение концов обмотки трансформатора. U2 – это напряжение выводов вторичной обмотки, которое определяется во время холостого хода. В теории устройство не претерпевает потери мощности. Но на практике часто встречаются ситуации, при которых наблюдается понижающий или повышающий коэффициент. В таком случае без специальных расчетов не обойтись. Коэффициент можно найти с помощью простой формулы:

Данное значение показывает, насколько токовое напряжение в одной обмотке отличается от другой при воздействии определенных нагрузок. Такие измерения позволяют вовремя устранить неисправности и предотвратить риск возникновения аварийной ситуации.

Коэффициент трансформации счетчика электроэнергии

Трансформатор представляет собой две обмотки с разным числом витков, которые индуктивно связаны друг с другом с помощью железного сердечника. Для его работы важен такой показатель, как коэффициент трaнсформации.

Коэффициент трансформации – техническая величина, показывающая преобразовательную или масштабирующую характеристику касательно параметров электрической цепи в трансформаторе.

Другими словами – это показатель отношения числа витков на обоих обмотках трансформатора, а именно вторичной и первичной. С помощью коэффициента трансформации определяется тип трансформатора, поскольку существует коэффициент трансформации как напряжения, так и силы тока.

Рассмотрим типы трансформаторов:

1. Трансформатор напряжения применяется для преобразования напряжения в цепях – высокого в низкое. Он изолирует логические цепи измерения и защиты от высокого напряжения. Такой трансформатор питается от источника напряжения.
2. Трансформатор тока снижает первичный ток до того показателя, чтобы он смог быть используем в цепях защиты и измерения. Питание трансформатора такого типа происходит от источника тока.

Определить коэффициент трансформации достаточно легко после изучения теоретической части процесса

Если коэффициент трансформации k, а напряжение на концах первичной и вторичной обмотке U1 и U2, соответственно, получим следующую формулу: k=U1/U2. При этом напряжение на вторичной обмотке определяется на холостом ходу. Эта формула действительна для трансформатора напряжения.

Формула для определения КТ

Расчет показаний электросчетчика с трансформаторами тока и соответствующими коэффициентами производится по определенной формуле. Результат отражает необходимое масштабирование – повышение или понижение данных. Другими словами – трансформатор изменяет уровень напряжения и показывает колебания в цифрах.

Чтобы понять, как правильно считать показания счетчика электроэнергии с трансформаторами тока, стоит разобраться с используемой формулой. В большинстве случае коэффициент трансформации шифруют английскими буквами k и n (другие символы встречаются реже). Если обозначение на трансформаторе k ˂ 1, значит, устройство работает на повышение, если k ˃ 1 – на понижение.

Общая формула следующая:

где: U1 – уровень напряжения на входе, U2 – уровень на выходе, N1 – первичная обмотка (число витков), N2 – вторичная обмотка (число витков).

Данная формула используется, если можно пренебречь показателями потерь в обмотках. В ином случае прибегают к следующим расчетам:

где: R1и R2 – данные по сопротивлению первичной и вторичной обмоток соответственно, I1 и I2 – уровень силы электроэнергии на соответствующих витках.

Для крупных объектов формулы могут быть сложнее указанных, чтобы расчеты учитывали все нюансы и детали потребления электроэнергии.

Коэффициент трансформации (учета) электросчетчика – это величина, на которую умножают показатели счетчиков, чтобы получить более корректные данные. Например, для домашних сетей – 20 единиц. Если использовать коэффициент и цифры с экрана счетчика, можно получить количество реально потребленной энергии.

Трансформатор тока

Формула для вычисления коэффициента трансформации ТТ:

Значения коэффициентов обычно очень большие по сравнению с силовым трансформатор. Величины могут быть такими, как представлено в таблице:

Определим коэфф. трансформации: возьмём ТТ со значениями которые выделены в таблице 600/5 = 120. Также можно взять любой трансформатор 750/5 = 150; 800/2 = 400 и тд.

Подробнее о трансформаторе тока(ТТ): Читать статью

Дополнительные сведения

Особенность учета витков

Трансформаторы передают энергию из первичной цепи во вторичную посредством магнитного поля. За редким исключением так называемых «воздушных трансформаторов», передача магнитного поля осуществляется по специальным магнитопроводам (из электротехнической стали например, или других ферромагнитных веществ) с магнитной проницаемостью намного большей, чем у воздуха или вакуума. Это концентрирует магнитные силовые линии в теле магнитопровода, уменьшая магнитное рассеивание, а кроме того, усиливает плотность магнитного потока (индукцию) в этой части пространства, занятой магнитопроводом. Последнее приводит к усилению магнитного поля и меньшему потреблению тока «холостого хода», то есть меньшим потерям.

Как известно из курса физики, магнитные силовые линии — концентричные и замкнутые сами на себя «кольца», охватывающие проводник с током. Прямой проводник с током охватывается кольцами магнитного поля по всей длине. Если проводник изогнуть, то кольца магнитного поля с разных участков длины проводника сближаются на внутренней стороне изгиба (подобно витковой пружине, изогнутой набок, с прижатыми витками внутри и растянутыми снаружи изгиба). Этот шаг позволяет увеличить концентрацию силовых линий внутри изгиба и соответственно усилить магнитное поле в той части пространства. Еще лучше изогнуть проводник кольцом и тогда все магнитные линии распределенные по длине окружности «собьются в кучку» внутри кольца. Такой шаг называется созданием витка проводника с током.

Все вышеописанное очень хорошо подходит для трансформаторов без сердечника (либо других случаев с относительно однородной магнитной средой вокруг витков), но абсолютно бесполезно при наличии магнитных замкнутых сердечников, которые, к сожалению, по геометрическим причинам никак не могут заполнить все пространство вокруг обмотки трансформатора. И поэтому, магнитные силовые линии, охватывающие виток обмотки трансформатора находятся в неравных условиях по периметру витка. Одним силовым линиям «повезло» больше и они проходят только по облегченному маршруту магнитопроводника, другим же приходится часть пути проходить по сердечнику (внутри витка), а остальную по воздуху, для создания замкнутого силового «кольца». Магнитное сопротивление воздуха почти гасит такие линии поля и соответственно нивелирует наличие той части витка, которая породила эту магнитную линию.

Из всего вышесказанного и отображенного на рисунке существует вывод — в работе трансформатора с замкнутым ферромагнитопроводом принимает участие не весь виток, а только небольшая часть, которая полностью окружена этим магнитопроводом. Или другими словами — основной магнитный поток, проходящий через замкнутый сердечник трансформатора создается только той частью провода, которая проходит сквозь «окно» этого сердечника. Рисунок показывает, что для создания 2-х «витков» достаточно дважды пропустить провод с током через «окно» магнитопровода, экономя при этом на обмотке.

Коэффициент трансформации трансформатора

По специальной формуле определяется число проводов в обмотке, учитываются все особенности используемого сердечника. Поэтому в разных приборах в первичных катушках число витков будет разным, несмотря на то что подключаются к одному и тому же источнику питания. Витки рассчитываются относительно напряжения, если к трансформатору необходимо подключить несколько нагрузок с разным напряжением питания, то количество вторичных обмоток будет соответствовать количеству подключаемых нагрузок.

Зная число витков провода в первичной и вторичной обмотке, можно рассчитать k устройства. Согласно определения из ГОСТ 17596-72 «Коэффициент трансформации — отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной или отношение напряжения на вторичной обмотке к напряжению на первичной обмотке в режиме холостого хода без учета падения напряжения на трансформаторе.» Если этот коэффициент k больше 1, то прибор понижающий, если меньше — повышающий. В ГОСТе такого различия нет, поэтому большее число делят на меньшее и k всегда больше 1.

В электроснабжении преобразователи помогают снизить потери при передаче электроэнергии. Для этого напряжение, вырабатываемое электростанцией, увеличивается до нескольких сотен тысяч вольт. Затем этими же устройствами напряжение понижается до требуемого значения.

На тяговых подстанциях, обеспечивающих производственный и жилой комплекс электроэнергией, установлены трансформаторы с регулятором напряжения. От вторичной катушки отводятся дополнительные выводы, подключение к которым позволяет менять напряжение в небольшом интервале. Это делается болтовым соединением или рукояткой. В этом случае коэффициент трансформации силового трансформатора указывается в его паспорте.

Основной параметр трансформатора

Основной характеристикой любого трансформатора является коэффициент трансформации. Он определяется как отношение количества витков первичной обмотки к числу витков во вторичной обмотке. Кроме того, эта величина может быть рассчитана путем деления соответствующих показателей ЭДС в обмотках.

Формула

При наличии идеальных условий, когда отсутствуют электрические потери, решение вопроса, как определить коэффициент, осуществляется с помощью соотношения напряжений на зажимах каждой из обмоток. Если в трансформаторе имеется больше двух обмоток, данная величина рассчитывается поочередно для каждой обмотки.

В понижающих трансформаторах коэффициент трансформации будет выше единицы, в повышающих устройствах этот показатель составляет от 0 до 1. Фактически этот показатель определяет во сколько раз трансформатор напряжения понижает подаваемое напряжение. С его помощью можно определить правильность числа витков. Данный коэффициент определяется на всех имеющихся фазах и на каждом ответвлении сети. Полученные данные используются для расчетов, позволяют выявить обрывы проводов в обмотках и определить полярность каждой из них.

Определить реальный коэффициент трансформации тока трансформатора можно с использованием двух вольтметров. В трансформаторах с тремя обмотками измерения выполняются как минимум для двух пар обмоток с наименьшим током короткого замыкания. Если некоторые элементы трансформатора и ответвления закрыты кожухом, то определение коэффициента становится возможным только для зажимов обмоток, выведенных наружу.

В однофазных трансформаторах для расчета рабочего коэффициента трансформации используется специальная формула, в которой напряжение, подведенное к первичной цепи, делится на одновременно измеряемое напряжение во вторичной цепи. Для этого нужно заранее знать, в чем измеряется каждый показатель.

Запрещается подключение к обмоткам напряжения существенно выше или ниже номинального значения, указанного в паспорте трансформатора. Это приведет к росту погрешностей измерений вследствие потерь тока, потребляемого измерительным прибором, к которому подключается трехфазный трансформатор. Кроме того, на точность измерений влияет ток холостого хода. Для большинства устройств разработана специальная таблица, где указаны довольно точные данные, которые можно использовать при расчетах.

Измерения должны проводиться вольтметрами с классом точности 0,2-0,5. Более простое и быстрое определение коэффициента возможно с помощью специальных универсальных приборов, позволяющих обойтись без использования посторонних источников переменного напряжения.

Разновидности приборов учета электроэнергии

Все существующие сегодня счетчики, разделяют по принципу их действия, бывают трехфазные и однофазные. К сети их подключают не напрямую, между ними, в цепи, в большинстве случаев, присутствует трансформатор. Но возможно и прямое включение. Для сетей с напряжением до 380В, применяют приборы учета электроэнергии от 5 до 20А. Мы уже знаем, что коэффициент трансформации, это разница между напряжением на входе в трансформатор, и напряжением на его выходе.

На электросчётчик попадает чистая электроэнергия, имеющая постоянное значение. Сегодня прибегают к использованию двух основных разновидностей приборов учета. До середины девяностых годов прошлого века, монтировали в основном счетчики индукционного типа. Они продолжают работать и сегодня, но постепенно идет замена их на электронные счетчики (это утверждение касается и общедомового счетчика).

Счетчик индукционного типа имеет устаревшую конструкцию. В основе его работы, взаимодействие магнитных полей, продуцируемых в индуктивных катушках и диске, который в процессе вращения считывает расход электричества. Недостаток этих приборов состоит в том, что они не в состоянии обеспечить многотарифный учет. К тому же, нет возможности удаленной передачи данных.

В основе работы электронных счетчиков, лежат микросхемы, они напрямую преобразуют считываемые сигналы. В этих устройствах нет вращающихся частей, что значительно повышает их надежность и долговечность службы. Проще говоря, коэффициент трансформации счетчика, оказывает прямое влияние на точность выдаваемых им данных.

Раньше, показатели точности составляли 2.5, но приборы учета, используемые сегодня, имеют класс точности, на уровне 2.0. Такие высокие данные точности, имеет именно оборудование электронного типа. Сегодня повсеместно устанавливают только электронные счетчики, которые уверенно вытесняют индукционные.

Главное преимущество, технологически продвинутого оборудования, состоит в том, что они являются многотарифными. Такое обстоятельство позволяет не только учитывать суточный уровень потребления электроэнергии, но также и в соответствии с порой года. Смена тарифов контролируется автоматикой и производится автономно, не требуя вмешательства человека.