Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В.Ломоносова

Техническая эксплуатация электрического и электромеханического оборудования

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

«исследование включения вторичных обмоток трансформаторов тока»

Выполнили студенты группы ___________ _____________________

_____________________

_____________________

Преподаватель Переломов В.Ю.

Архангельск

Цель работы – исследование включения вторичных обмотоктрансформаторов тока (определение коэффициента трансформации, токовой погрешности).

Краткие теоретические сведения

Правильная работа релейной защиты в условиях эксплуатации может быть обеспечена только при использовании исправных трансформаторов тока, имеющих характеристики и параметры, соответствующие условиям работы подключаемых к ним устройств. Поэтому наряду с проверкой отдельных реле, входящих в комплект защиты, проверке подвергаются и трансформаторы тока. В объём проверки при новом включении входит:

- проверка изоляции и однополярных зажимов первичной и вторичной обмоток;

- проверка коэффициента трансформации;

- определение допустимой нагрузки, подключенной ко вторичной обмотке трансформатора тока и его токовой погрешности.

Номинальный коэффициент трансформации К трансформатора тока определяется соотношением номинальных токов и его обмоток:

К .

Трансформаторы тока обладают токовой погрешностью, равной в процентах:

.

Величина токовой погрешности тем больше, чем ниже класс точности трансформатора тока. Класс точности определяется величиной токовой погрешности при номинальной нагрузке Z , которая зависит при прочих равных условиях от схемы соединения трансформаторов тока и вида короткого замыкания.

В зависимости от внешней нагрузки вторичной обмотки один и тот же трансформатор тока может работать в различных классах точности. С увеличением нагрузки Z , сверхноминальной для данного класса точности, трансформатор переходит работать в низший класс точности.

Схема для определения коэффициента трансформации, а также токовой погрешности трансформаторов тока при различных первичных токах и разных нагрузках Z представлена на рисунке:

В качестве нагрузочного трансформатора НТ в лаборатории используется многовитковый трансформатор тока 300/5, включённый в цепь переменного тока 220 В со стороны вторичной обмотки.

Таблица опытных и расчётных данных

Таблица 1

Z2	I1, A	I2, A	∆I, %
		1,2 2,45 3,55 4,95	5,3
0,5*R 0,5*R 0,5*R 0,5*R		1,15 2,4 2,85 3,2
R R R R		1,01 1,4 1,5 1,51	19,2 69,8

Лабораторная работа № 1
ИССЛЕДОВАНИЕ включения вторичных обмоток
ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА

5.1. Основные сведения

Трансформаторы тока предназначены для преобразования больших значений токов к уровням, допускаемым для измерения приборами со стандартным номинальным значением 5А. Кроме того, измерительный трансформатор тока в высоковольтных цепях применяется для защиты измерительных приборов и персонала от высокого напряжения. В этом случае отсутствует электрическая связь высоковольтной и измерительной цепи.

Трансформаторы тока по режиму работы отличаются от обычных силовых трансформаторов. Первичная обмотка имеет небольшое число витков, иногда даже один виток. Начало и конец её обозначаются буквамиЛ1 и Л2. Она включается последовательно с приёмником электрической энергии. Зажимы вторичной обмотки обозначаются буквамиИ1 и И2 и замыкаются на малое сопротивление измерительных приборов, обычно 0,2 ... 0,8 Ом, поэтому режим работы трансформатора тока близок к режиму короткого замыкания. Во вторичную обмотку трансформатора включаются амперметры, токовые обмотки ваттметров, счётчиков, фазометров. Число включаемых последовательно приборов ограничивается допустимым сопротивлением вторичной обмотки, которое указано в паспорте трансформатора.

Класс точности трансформатора определяется наибольшими допустимыми токовыми и угловыми погрешностями. По показаниям приборов, включённых во вторичную обмотку, определяют значения измеряемых величин

где K_I – действительный коэффициент трансформации.

Коэффициент трансформации зависит от режима работы трансформатора, который, в свою очередь, зависит от значения измеряемого тока, от значения нагрузки во вторичной цепи, поэтому показания приборов умножаются не на действительный, а на номинальный коэффициент трансформации, который всегда считается постоянным

где I_1H и I_2H – номинальные токи соответственно первичной и вторичной обмоток.

Относительная токовая погрешность для измерительного трансформатора тока определяется

Угловой погрешностью трансформатора тока называется угол между вектором первичного тока и повёрнутым на 180^о вектором вторичного тока. Она считается положительной, когда повернутый на 180^о вектор I₂ опережает I₁. Угловую погрешность следует учитывать при работе трансформатора с приборами, в показание которых входит угол сдвига фаз между током и напряжением (ваттметры, счётчики, фазометры).

Для измерения больших постоянных токов применяются трансформаторы постоянного тока (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Схема трансформатора постоянного тока

Они представляют собой два одинаковых магнитопровода с двумя обмотками. Первичные обмотки соединяются согласно и подключаются к цепи с измеряемым постоянным током. Две вторичные обмотки соединяются встречно и подключаются к источнику вспомогательного переменного напряжения, последовательно с ними включается мостовая выпрямительная схема с магнитоэлектрическим прибором в диагонали. Показания прибора пропорциональны значениям постоянного тока.

В течение одного полупериода в одном магнитопроводе потоки Ф_– и Ф_~ направлены в одну сторону. Постоянный магнитный поток Ф_– насыщает магнитопровод и его состояние характеризуется точкой А (рис. 5.2) на кривой намагничивания.

В том магнитопроводе, в котором Ф_– и Ф_~ направлены в одну сторону, практического изменения состояния сердечника не происходит, так как он насыщен Н₁. В этот же полупериод в другом магнитопроводе Ф_– и Ф_~ направлены навстречу и суммарный поток определяется их разностью Н₂. При этом резко меняется состояние магнитопровода, увеличивается магнитная проницаемость и появляется эдс, уравновешивающая приложенное напряжение и препятствующая росту тока i₂. При этом (рис. 5.3). Если ток I_– увеличивается, то точка А сместится вправо по кривой намагничивания и ток i₂ будет возрастать до большого значения, так как ограничивающая его эдс будет возникать при другом значении напряжённости, определяемой равенством . Так будет происходить, если кривая В(Н) будет иметь вид, показанный на рис. 5.3, но в связи с тем, что действительная кривая В(Н) (рис. 5.2) отличается от идеальной, появляется погрешность.

Рис. 5.2. Намагничивание магнитопровода	Рис. 5.3. Построение кривой вторичного тока

Рис. 5.4. Схема поверки трансформатора тока:

ТТ₁ – образцовый; ТТ₂ – поверяемый трансформатор тока

5.2. Задание

1. Собрать схему (рис. 5.4).

2. Произвести поверку трансформатора тока при номинальной нагрузке и при нагрузках, заданных преподавателем.

3. Исследовать зависимость погрешности поверяемого трансформатора от сопротивления вторичной цепи при номинальном первичном токе.

4. Результаты наблюдений и вычислений записать в табл. 5.1 (количество табл. 5.1 соответствует количеству нагрузок вторичной обмотки измерительного трансформатора тока, т. е. 5).

Таблица 5.1