Трансформатор тока (ТТ)

Измерительный ТТ состоит из стержневого или кольцевого магнитопровода, набранного из тонких изолированных листов высокосортной трансформаторной стали. На одном стержне намотана первичная обмотка, как правило, выполненная из толстого провода и с малым числом витков ω₁ (иногда это может быть просто стержень – 1 виток) (рис. 9.4).

Рис. 9.4. Схема включения измерительного ТТ

Вторичная обмотка имеет обычно большое число витков ω₂, которое рассчитывают таким образом, чтобы при подключении к ней амперметра, т.е. прибора с очень малым внутренним сопротивлением, номинальный ток в ней составил бы 5 А. Вместо амперметра вторичная обмотка шунтируется малым сопротивлением, падение напряжения на котором пропорционально току вторичной обмотки. Это напряжение обычно подается на вход цифровых измерительных вольтметров с целью измерения тока.

Трансформатор работает следующим образом. При прохождении по первичной обмотке тока I₁ в ней создается намагничивающая сила I₁ω₁, которая вызывает в сердечнике появление переменного магнитного потока Ф₁.

Этот поток, пронизывая витки вторичной обмотки, наводит в ней ЭДС Е₂, а следовательно, и ток I₂ (если подключен прибор). Ток, в свою очередь, создает намагничивающую силу I₂ω₂ и свой магнитный поток Ф₂. Так как, согласно закону Ленца, этот поток направлен навстречу потоку Ф₁, результирующий магнитный поток в сердечнике трансформатора небольшой. Поэтому во вторичной обмотке наводится небольшая ЭДС, которая вызывает появление сравнительно небольшого вторичного тока I₂ практически при замкнутой накоротко вторичной обмотке.

Покажем связь тока I₂ с током I₁. Для установления этой связи используем закон полного тока в интегральной форме:

(9.15)

где предел L – замкнутый путь внутри сердечника, вдоль которого вычисляется циркуляция вектора (напряженности магнитного поля). В связи с малостью суммарного магнитного потока в сердечнике ТТ, будет малое значение на любом элементе длины . Поэтому левую часть (9.15) можно принять приближенно равной нулю. Тогда (9.15) можно записать следующим образом:

или (9.16)

Следовательно, измеряемый ток будет определяться отношением числа витков вторичной и первичной обмоток и током I₂. На этом основании осуществляется расширение пределов измерения переменного тока. Обычно число витков W₁ небольшое (1–4 витка), а число витков W₂ много больше 1. Из формулы (9.16) видно, что чем больше число витков W₂, тем меньше измеряемый ток I₂.

В зависимости от области применения трансформаторы тока изготавливают стационарными, как правило, с одним пределом измерений, или переносными многопредельными.

При работе с измерительными трансформаторами тока необходимо следить за тем, чтобы вторичная обмотка при подключенной первичной не оставалась разомкнутой.