Измерительные трансформаторы постоянного тока

Измерительные трансформаторы постоянного тока используются при измерениях очень больших токов (несколько тысяч ампер), когда применение шунтов затруднительно. Их удобно использовать в цепях с высоким напряжением, так как вторичные обмотки изолированы от первичных. Схема трансформатора постоянного тока показана на рис. 3.9.

Он состоит из двух одинаковых замкнутых сердечников из материала с высокой магнитной проницаемостью и хорошей частотностью – например, пермаллоя. Первичные обмотки w₁ состоят обычно из одного витка (или просто пронизывающего сердечника кабеля), выполненного в обоих сердечниках в одном и том же направлении, так, что магнитные потоки Ф_ постоянного тока в сердечниках направлены всегда одинаково. Вторичные обмотки w₂ намотаны на сердечниках в противоположных направлениях, соединены последовательно и через амперметр переменного тока подключены к вспомогательному генератору переменного напряжения. В каждый момент времени потоки Ф~ переменного тока в сердечниках направлены в противоположные стороны.

I_х

Ф– _ Ф–

w₁ w₁

Ф Ф

w₂ w₂ I₂

U₂

Рис. 3.9. Измерительный трансформатор постоянного тока.

Кривая намагничивания сердечников показана на рис. 3.10. Постоянный поток Ф_ , создаваемый измеряемым током I_x , соответствует значению МДС I_xw₁ . В отсутствии тока во вторичной обмотке этот поток соответствует точке А на кривой намагничивания.

Ф

Ф_нас А Рис. 3.10. Кривая намагничи-

вания сердечников трансфор-

∙ В маторов постоянного тока.

I_w

0 I_хw₁

В каждый момент времени МДС I_xw₁ в одном сердечнике суммируется с МДС I₂w₂ , а в другом – вычитается из нее. В связи с тем, что исходная точка А находится на участке насыщения кривой намагничивания, увеличение МДС не сказывается на увеличении общего потока по сравнению с исходным значением Ф_нас и ЭДС, наводимая во вторичной обмотке этого сердечника равна нулю :

е ═ — w₂dФ/dt ═ 0 .

Во втором сердечнике до тех пор, пока магнитопровод остается насыщенным, увеличение тока I₂ не вызывает заметного уменьшения Ф. Как только точка А перемещается в область ОВ, магнитный поток заметно уменьшится и в обмотке w₂ появится ЭДС, препятствующая дальнейшему увеличению I₂ . В результате рост тока I₂ прекращается, а его максимальное значение может быть определено из условия :

Насыщенный сердечник не влияет на величину тока I₂ . Если форма кривой намагничивания близка к прямоугольной, а переменное напряжение достаточно велико, то форма кривой тока I₂ близка к прямоугольной – рис.3.11. Среднее значение тока I₂ измеряют амперметром выпрямительной системы.

I₂

I_x

t

Рис. 3.10. Осциллограмма вторичного тока трансформатора

постоянного напряжения.

Серийные измерительные трансформаторы постоянного тока типа

И-58М имеют класс точности 0,5 при номинальных первичных токах от 15 А до 70 кА.