Измеряющие трансформаторы напряжения

(ИТН)

A ~U₁ X

Работа измеряющего трансформатора

напряжения в режиме холостого хода.

V

a X

U₂

Нормальный режим работы – XX. Авария происходит на коротком замыкании.

A ~ X

Режим аварии – режим короткого замыкания

a X

1) Коэффициент трансформации по напряжению

Номинальный

Действительный

То есть в действительности коэффициент трансформации зависит от многих факторов.

Погрешность трансформации по напряжению

Погрешность не превышает десятой доли процента, т.е. очень мала. Таким образом разность между номинальным коэффициентом и действительным крайне ничтожна.

2)

Идеальная ситуация

_{1 2}

180^o

φ

₂ В действительности

φ

₁ 180 фазовая погрешность

₂ (𝛗 – в минутах)

Разберёмся, откуда берётся погрешность в φ. Для этого построим векторную диаграмму для измерительного трансформатора по току.

Принцип действия ИТТ определяется следующим соотношением

где W₁ и W₂ – число витков, соответственно первой и второй обмоток

I₀ – намагничивающийся ток

I₁ – ток на первичной обмотке; I₂ – ток на вторичной обмотке

Поделим всё равенство на W₁

Строим векторную диаграмму: построение начнём с вектора - магнитодвижущей силы (МДС) вторичной обмотки. Вектор напряжения U₂ получен как сумма векторов падений напряжения и на активном R и реактивном сопротивлениях нагрузки при токе I₂ во вторичной цепи трансформатора. Вектор электродвижущеё силы , наводимой во вторичной обмотке потоком Ф сердечника, получен в результате сложения вектора U₂ с векторами и падений напряжения на активном R₂ и реактивном сопротивлениях вторичной обмотки.

Фазовый сдвиг между векторами МДС и вектором МДС ₁ составляет почти 180 градусов, т.е. МДС оказывается размагничивающее действие. Вследствие этого магнитный поток Ф в сердечнике создаётся магнитный поток ₀ . МДС ₀ состоит из реактивной составляющей _M , непосредственно создающей поток Ф и совпадающей с ним по фазе и активной составляющей _А , опережающей Ф на 90 градусов, определяемой потерями на гистерезис и вихревые токи в сердечнике. Вектор МДС ₀ с повёрнутым на 180 градусов вектором МДС составляют вектор ₁ , т.е. ₀ +(- или .

_А

_{1 0 M}

90о

Ф

U₂

δ ₂

где 180^о + φ

δ – угол потерь на вихревые токи и гистерезис; Ф – магнитный поток; – ЭДС

При нормальном режиме работы трансформатора тока МДС обычно не превышает одного процента от МДС . При достаточно большой мощности источника первичного тока размыкание вторичной цепи трансформатора тока вызовет значительное увеличение потока Ф, так как в этом случае . Размыкание этой цепи – аварийный случай, так как возрастание потока в сердечнике приводит к большому увеличению ЭДС (до нескольких сотен вольт), что опасно для обслуживающего персонала и может вызвать электрический пробой изоляции вторичной обмотки. Кроме того, увеличение потока сопровождается ростом потерь на перемагничивание и вихревые токи, повышением температуры сердечника, а следовательно и обмоток, и может служить причиной термического разрушения их изоляции.

Авария

Холостой ход = 0

= 0 → возрастает → Ф возрастает B

Рисуем начало петли гистерезиса Намагниченный сердечник

→ Е возрастает (до довольно большого значения, H

измеряемого в киловольтах) Напряжение за счёт I₀