Силовые автоматические выключатели используются в составе электротехнических систем для защиты, управления и измерения параметров сети. Однако для безопасного контроля токов в силовых цепях требуется промежуточное устройство — трансформатор тока. Он предназначен для понижения высоких значений тока до уровня, безопасного для измерительных приборов и устройств релейной защиты.

Трансформатор тока представляет собой один из видов измерительных трансформаторов, предназначенных для работы в цепях переменного тока. Он не изменяет форму сигнала, но масштабирует его пропорционально, обеспечивая точное измерение без прямого подключения измерительного оборудования к высокому току.

Принцип работы

Основной принцип работы трансформатора тока основан на законе электромагнитной индукции. Первичная обмотка пропускает измеряемый ток, в то время как вторичная формирует пониженное значение тока, пропорциональное первичному. Количество витков в обмотках определяет коэффициент трансформации.

Как правило, первичная обмотка состоит из одного или нескольких проводников, через которые протекает ток нагрузки, а вторичная соединяется с измерительными приборами или реле. При этом вторичная обмотка должна всегда замыкаться на нагрузку (например, амперметр), чтобы избежать опасного перенапряжения.

Для точности измерений и защиты оборудования важно соблюдать правильную полярность подключения, соответствие номинальных характеристик и выполнение требований по заземлению и установке.

Конструктивные особенности

По конструкции трансформаторы тока делятся на несколько типов:

– Тороидальные (в виде кольца): без первичной обмотки, провод с током пропускается сквозь внутреннее отверстие.
– Шинные: устанавливаются на токопроводящую шину, используются в распределительных щитах.
– Обмоточные: имеют отдельную первичную и вторичную обмотки, чаще применяются в компактных распределительных устройствах.
– Накладные (разъёмные): монтируются без разрыва основной цепи, используются при модернизации действующих объектов.

Корпус трансформатора может быть выполнен из пластика, полиэстера, эпоксидной смолы или других диэлектрических материалов. Для эксплуатации на открытом воздухе применяются модели с защитой от влаги и пыли (IP 54 и выше).

Области применения

Трансформаторы тока используются в широком спектре электроустановок, где необходимо контролировать ток в цепях с номинальными значениями от десятков до тысяч ампер. Они устанавливаются:

– в силовых шкафах и распределительных щитах;
– в системах коммерческого и технического учёта электроэнергии;
– в цепях релейной защиты и автоматики;
– в системах мониторинга и диспетчеризации;
– на вводах подстанций и трансформаторных пунктов.

Особое значение трансформаторы тока имеют при обеспечении селективной защиты, так как позволяют точно измерять токи в каждой секции сети и передавать информацию на соответствующие релейные устройства.

Классификация по точности и назначению

По классу точности трансформаторы тока делятся на измерительные (0.2, 0.5, 1.0 и 3.0) и защитные (5Р, 10Р и т. д.). Измерительные трансформаторы применяются для коммерческого и технического учёта, где важна высокая точность. Защитные — в системах автоматики и релейной защиты, где приоритетом является точность при высоких токах короткого замыкания.

Кроме того, трансформаторы могут быть предназначены для однофазных и трёхфазных сетей, иметь разные диапазоны измерения и типы крепления. При выборе изделия учитываются не только номинальные параметры, но и условия установки, климатическое исполнение, возможность монтажа без остановки объекта.