Измерительные трансформаторы
Измерительные трансформаторы делят на трансформаторы напряжения и трансформаторы тока. Их используют для включения измерительных приборов и устройств автоматической защиты в цепи высокого напряжения. При этом достигаются две цели: 1) благодаря отсутствию гальванической связи приборов с цепями высокого напряжения повышается безопасность работы персонала; 2) увеличиваются пределы измерения измерительных приборов переменного тока.
Трансформатор напряжения (ТН) применяют для включения вольтметров, реле и обмоток напряжения измерительных приборов (ваттметров, фазометров, счетчиков, частотомеров).
Рис.23.2.Трансформатор напряжения
У ТН первичная обмотка ВН с большим числом витков w1 включается в цепь высокого измеряемого напряжения U1, а ко вторичной обмотке НН с небольшим числом w2 подключают вольтметр. Вывод вторичной обмотки и корпус ТН заземляют. Это повышает безопасность работы при повреждении изоляции и замыкает на землю емкостные токи между первичной и вторичной обмотками, влияющие на точность измерений.
Поскольку сопротивление вольтметра велико, то ТН практически работает в режиме холостого хода и
.
Измерив U2 и зная коэффициент трансформации Kн, можно определить высокое напряжение U1 (шкалу вольтметра градуируют в значениях U1). Одноименные выводы первичной и вторичной обмоток трансформатора маркированы: А и а, Х и х. Соблюдение полярности подключения важно для приборов, реагирующих на изменение фазы напряжения (ваттметр, счетчик).
Вторичное номинальное напряжение ТН, как правило, равно 100 В.
Классом точности называют наибольшее допустимое значение в процентах основной погрешности прибора. Стационарные трансформаторы напряжения имеют классы точности 0,5; 1,0; 3,0. Число приборов, подключаемых параллельно вторичной обмотке ТН, при заданном классе точности ограничено (погрешность измерений ниже при режиме, близком к холостому ходу).
Трансформатор тока (ТТ) применяют для подключения амперметров и токовых обмоток других измерительных приборов.
Первичная обмотка ТТ имеет небольшое количество витков w1 и включается в разрыв линии с измеряемым током I1. Первичная обмотка условно изображается в виде отрезка проводника с зажимами W1, W2. Ко вторичной обмотке ТТ, число витков которой w2 >> w1, последовательно подключается амперметр. Поскольку сопротивление амперметра мало, то ТТ работает в режиме, близком к режиму короткого замыкания. В отличие от силовых трансформаторов первичная обмотка ТТ, имеющая малое комплексное сопротивление, подключается последовательно с потребителем, и ток 1 определяется только потребителем. Можно считать, что ТТ подключен к источнику тока = 1. Вторичный ток İ2 трансформатора тока оказывает, как и в силовом трансформаторе, размагничивающее действие.
 |
Рис.23.3.Трансформатор тока
. Однако компенсирующего роста тока I1 здесь нет, поэтому рабочая намагничивающая сила p = 1w1 – 2w2 мала и в точных ТТ составляет десятые доли процента от 1w1. Пренебрегая величиной Fp, получим
,
где Kт = w1/w2.
Поскольку w1 << w2, то измеренный ток I2 << I1. После измерения I2 ток I1 вычисляется. Обычно у амперметра I2ном = 5 А, и при работе со штатным ТТ его шкалу градуируют в значениях первичного тока.
Трансформаторы тока имеют классы точности 0,2; 0,5; 1; 3; 10. Работа их тем точнее, чем ближе режим к режиму короткого замыкания. Поэтому для ТТ указывается наибольшее суммарное сопротивление приборов, подключаемых последовательно ко вторичной обмотке. При работе ТТ недопустим разрыв в цепи вторичной обмотки, так как это прекращает ее размагничивающее действие, магнитный поток Ф в магнитопроводе резко возрастает, что может привести к перегреву ТТ и выходу его из строя. Одновременно с ростом Ф происходит резкое увеличение ЭДС E2 во вторичной обмотке (до нескольких тысяч вольт), что опасно для обслуживающего персонала. Поэтому перед отключением амперметра необходимо замкнуть ключ SA1
На рис.23.4. показано подключение нескольких приборов (амперметра, вольтметра иб ваттметра) к ТН и ТТ, которая позволяет получить полную информацию об электрических параметрах однофазного напряжения. Для получения активной мощности цепи нужно показание ваттметра умножить на Kн/Kт.
 Рис.23.4. Схема подключения амперметра, вольтметра, ваттметра к трансформаторам тока и напряжения |