Поверку ИТТ классов 0,2; 0.5; 1,0 проводят дифференциальным методом. Этот метод заключается в сравнении поверяемого трансформатора с эталонным ИТТ, пределы погрешностей которого известны и меньше в 3 –5 раз погрешностей поверяемого трансформатора.
Сущность дифференциального мeтодa поверки можно пояснить с помощью сxeмы, приведенной на рис.3 a. При поверке необходимо, чтобы поверяемый трансформатор ИТТ п и эталонный ИТТ э имели равные номинальные коэффициенты трaнсформации.
 |
Первичные обмотки сравниваемых трансформаторов соединяются последовательно и согласно. Ветвь «аб», образуемая сопротивлением R о, называют дифференциальной. В этой ветви протекает разность вторичных токов поверяемого и эталонного трансформаторов D I = I 2д.п - I 2д.э..
На рис.3 б приведена векторная диаграмма токов. Процедура поверки сводится к измерению составляющей разностного тока DI f, совпадающей или противоположной по фазе с током I 2д.э,и составляющей разностного тока D I d, сдвинутой по отношению к току I 2д.э на ±90о. Первая составляющая D I f определяет токовую погрешность, а вторая составляющая D I d - угловую погрешность.
Действительно, в силу малости угла d модуль D I f равен разности модулей векторов I 2д.э и 
2д.п, т.е. D If = I 2д.п - I 2д.э, и, следовательно,
fI%= = 100D If % ¤ I 2д.э.
Угол d, т.е. токовая погрешность, находится через tgd. В соответствии с рис.3 б tgd = D I d / I 2д.э » d.
В приведенных соотношениях для расчета погрешностей ток I2д.э может быть заменен на ток I2д.п , так как I2д.п » I2д.э.
Необходимо заметить, что при погрешностях поверяемого ИТТ, сравнимых с погрешностями эталонного ИТТ, погрешности поверяемого ИТТ должны определяться суммой собственных погрешностей и погрешностей эталонного ИТТ.
В лабораторной работе дифференциальный метод используется для поверки испытуемого ИТТ п с применением эталонного ИТТ э типа МТТ-1 класса 0,2. Оба ИТТ имеют KI ном = I 1ном / I 2ном =3 А /5 А.
Обычно ИТТ высокого класса точности имеет тороидальный сердечник из пермаллоя, на который равномерно намотана вторичная обмотка. На вторичную обмотку намотана секционированная первичная обмотка. Концы секций выведены к пластинам штепсельного коммутатора или клеммам, при помощи которых в первичную цепь тока можно включать различное количество секций в зависимости от требуемой номинальной величины первичного тока. Конструктивно трансформатор выполнен так, что при всех номинальных значениях первичного тока витки первичной обмотки располагаются по тороидальному сердечнику равномерно, а число номинальных первичных ампер-витков постоянно.
Погрешности ИТТ такой конструкции практически остаются неизменными при любом коэффициенте трансформации. Поэтому достаточно определить погрешности для одного коэффициента трансформации. Особенно удобно проводить поверку для коэффициента трансформации КI ном = 1 (т.е. 5А /5А), так как в этом случае не требуется использовать эталонный дополнительный трансформатор.
Схема поверки приведена на рис. 4 а. При таком включении осуществляется самоповерка ИТТ, так как ток вторичной обмотки сравнивается с током, протекающим по первичной обмотке.
В соответствии с векторной диаграммой токов имеем (рис. 4 б):
fI% = 
100%; 
рад
В лабораторной работе этот метод используется для поверки ИИТ типа И54 класса 0,2 с KI ном = I 1ном / I 2ном =5 А /5 А.
Таким образом, определение погрешностей fI, иd сводится к измере-
нию напряжения на резисторе R o. Для измерения составляющих этого напряжения (R оD I f и R оD I d)в работе используется фазочувствительный выпрямитель и вольтметр постоянного напряжения. Схема фазочувствительного выпрямителя (ФВ) приведена на рис. 5 а. На вход ФВ подается измеряемое напряжение. Состояние ключей S 1 и S 2задается управляющим напряжением U у той же частоты. В один из полупериодов U уключ S 1 замкнут, а S 2- разомкнут. В другой полупериод U у состояние ключей обратное.
 |
Рассмотрим работу ФВ.
U вых.ср =Um cosj / p =U 
cosj / p, 
т.е. оно пропорционально составляющей вектора U вх , совпадающей по фазе с вектором U у (U 1вх - рис. 5 в).
2. Пусть u вх (t)=Um sin ( w t ±j)и u у (t)=U уsin(w t ±p/2). Тогда,
U ср.вых =Um sinj /p =U sinj /p,
т.е. оно пропорционально квадратурной составляющей вектора U вх (U 2вх –рис. 5 в). В схемах поверки ИИТ для формирования управляющих сигналов ФВ используется ток, с которым сравнивается вторичный ток поверяемого трансформатора. Цепи формирования управляющего сигнала условно обозначены штриховыми линиями (рис. 6 и рис. 7).
Задание
1. Ознакомиться с приборами, имеющимися на стенде и внести в отчет их паспортные данные.
2. Произвести размагничивание ИТТ.
3. Определить погрешности ИТТ при токах 5, 4, 3, 2, 1 А.
4. Построить графики зависимостей: fI,% = FI(I 2 ) и d= F d (I 2 ) на основании проведенных экспериментов.
5. Сделать заключение о соответствии поверенного ИТТ своему классу точности (для стендов №1 и №2).
6. Для стенда № 6 по уровню погрешностей сделать заключение, какому классу точности мог соответствовать поверенный ИТТ.
7. Рассчитать погрешности измерения первичных токов с учетом результатов поверки.
| ИТТ э – ММТ-1; класс точности 0,2; KI ном = 3А/5А; Z н = 0,2 Ома |
| V – Щ4316; класс точности 0,4/0,2 |
| А – Э392; Класс точности 1,5 |
| R o = 75 Ом ± 1% |
Рис. 6
| ИТТ – И54; класс точности 0,2; KI ном = 5А/5А; Z н = 0,4 Ома | |
| V – Щ4316; Класс точности 0,4/0,2; | |
| А – Э392; Класс точности 1,5 | |
| R o = 56 Ом± 1% (стенд №1) | R o = 180 Ом± 1% (стенд №2) |
Методические указания
1. Лабораторные работы расположены на трех стендах. На двух стендах производится самоповерка трансформаторов ИИТ типа И54, а на третьем - поверка ИТТ трансформатора путем сравнения его с эталонным трансформатором типа МТТ-1 (рис.6 и рис. 7).
2. Процедура размагничивания осуществляется следующим образом. Внимание! Перед включением сетевого напряжения ручка регулятора напряжения однофазного (РНО) должна быть повернута против часовойстрелки до упора.
После включения сетевого напряжения плавно увеличить напряжение до достижения вторичным током значения 5 А и также плавно уменьшить его до нулевого значения (повторить это 2-3 раза).
3. Установить ток I 2 = 5 А. Измерить составляющие напряжения Uf = Rо D If и U d = Rо D I d.
Для этого цифровым мультиметром Щ4316 измеряется выходное напряжение ФВ при управляющих напряжениях, обеспечивающих измерение этих составляющих. Измерение Uf = Rо D If производится при положении тумблера «fI », а измерение U d = Rо D I d - при положении тумблера «d». Повторить эти измерения для всех других значений I 2.
Внимание! Измерение напряжения мультиметром Щ4316 должно производится в режиме измерения постоянного напряжения.
Рассчитать D If и D I dи соответствующие погрешности, используя приведенные соотношения для ФВ, т.е.
D If = Uf p / 
R ои D I d = U dp / R о.
4. Рассчитать для каждого значения тока fI,% в %, а d в угловых минутах:
fI,% = D If 100% / I 2иd =D I d / I2 [рад].
5. Погрешности эталонного трансформатора должны соответствовать установленным пределам погрешностей (приложение 2).
6. Погрешности поверяемого трансформатора определяется собственными погрешностями и погрешностями используемого эталонного трансформатора.
7. При расчете погрешностей измерения первичного тока следует учитывать погрешности используемого ИТТ и погрешности амперметра.
Контрольные вопросы
1. Назначение измерительных трансформаторов тока (ИТТ).
2. Назовите основные параметры ИТТ.
3. Приведите векторную диаграмму токов ИТТ.
4. Перечислите основные причины возникновения погрешностей ИТТ.
5. Как определяется токовая погрешность ИТТ?
6. Как определяется угловая погрешность ИТТ?
7. Как рассчитать значение первичного тока по измеренному значению вторичного тока?
8. При расчете погрешностей, каких величин должна учитываться угловая погрешность ИТТ?
9. В чем сущность дифференциального метода поверки ИТТ?
10. В чем особенность поверки ИТТ с KI ном = 1?
11. Как измеряются D If и D I d?
12. Как рассчитываются погрешности измерения первичного тока?