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» 11

ЗАДАНИЕ №3 «Расчет функции системы автоматического управления » 12

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: 17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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.