Измерительные трансформаторы

Содержание

[убрать]

• 1 Классификация
• 2 Трансформаторы напряжения
• 3 Трансформаторы тока
• 4 Трансформаторы постоянного тока
• 5 Основные нормируемые характеристики
• 6 Литература и документация
• 6.1 Литература
• 6.2 Нормативно-техническая документация
• 7 Ссылки
• 8 См. также

Классификация[править | править исходный текст]

• По виду измеряемого значения:
• трансформаторы напряжения;
• трансформаторы тока (переменного);
• трансформаторы постоянного тока.
• По количеству коэффициентов трансформации:
• однодиапазонные;
• многодиапазонные.
• По способу установки:
• внутренней установки;
• наружной установки;
• встроенные;
• накладные;
• переносные.
• По материалу диэлектрика:
• масляные;
• газонаполненные;
• сухие.

Трансформаторы напряжения[править | править исходный текст]

Основная статья — Трансформатор напряжения

Трансформаторы напряжения бывают следующих видов:

• заземляемый трансформатор напряжения — однофазный трансформатор напряжения, один конец первичной обмотки которого должен быть заземлен, или трехфазный трансформатор напряжения, нейтраль первичной обмотки которого должна быть заземлена;
• незаземляемый трансформатор напряжения — трансформатор напряжения, у которого все части первичной обмотки, включая зажимы, изолированы от земли до уровня, соответствующего классу напряжения;
• каскадный трансформатор напряжения — трансформатор напряжения, первичная обмотка которого разделена на несколько последовательно соединенных секций, передача мощности от которых к вторичным обмоткам осуществляется при помощи связующих и выравнивающих обмоток;
• емкостный трансформатор напряжения — трансформатор напряжения, содержащий емкостный делитель;
• двухобмоточный трансформатор напряжения — трансформатор напряжения, имеющий одну вторичную обмотку;
• трехобмоточный трансформатор напряжения — трансформатор напряжения, имеющий две вторичные обмотки: основную и дополнительную.

ПРИМЕРЫ: И-510, УТН-1, НКФ-110, НКФ-220

Трансформаторы тока[править | править исходный текст]

Основная статья — Трансформатор тока

Основная статья: Трансформатор тока

По исполнению и применению трансформаторы тока бывают следующих видов:

• встроенный трансформатор тока — трансформатор тока, первичной обмоткой которого служит ввод электротехнического устройства;
• опорный трансформатор тока — трансформатор тока, предназначенный для установки на опорной плоскости;
• проходной трансформатор тока — трансформатор тока, предназначенный для использования его в качестве ввода;
• шинный трансформатор тока — трансформатор тока, первичной обмоткой которого служит одна или несколько параллельно включенных шин распределительного устройства (шинные трансформаторы тока имеют изоляцию, рассчитанную на наибольшее рабочее напряжение);
• втулочный трансформатор тока — проходной шинный трансформатор тока;
• разъемный трансформатор тока — трансформатор тока без первичной обмотки, магнитная цепь которого может размыкаться и затем замыкаться вокруг проводника с измеряемым током;
• Токоизмерительные клещи — переносный разъемный трансформатор тока.

ПРИМЕРЫ: И-512, И-523, УТТ-5М, Т-0,66

Трансформаторы постоянного тока[править | править исходный текст]

Принцип действия измерительного трансформатора постоянного тока аналогичен принципу действия магнитного усилителя. Такой прибор представляет собой ферромагнитный сердечник с двумя обмотками — постоянного и переменного тока, вспомогательный источник переменного тока и выпрямительное устройство. Подмагничивание сердечника с помощью входного постоянного тока ведёт к изменению магнитной проницаемости сердечника, что приводит, в свою очередь к изменению индуктивного сопротивления в обмотке переменного тока и изменению силы этого тока, выходной сигнал формируется с помощью нагрузочных резисторов в цепи переменного тока и выпрямителя.

Основные нормируемые характеристики[править | править исходный текст]

• Номинальный коэффициент трансформации
• Класс точности
• Диапазон рабочих частот
• Угловая погрешность
• Наибольший рабочий первичный ток трансформатора тока
• Предельная мощность трансформатора напряжения

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ

Области применения. Измерительные трансформаторы используют главным образом для подключения электроизмерительных приборов в цепи переменного тока высокого напряжения. При этом электроизмерительные приборы оказываются изолированными от цепей высокого напряжения, что обеспечивает безопасность работы обслуживающего персонала. Кроме того, измерительные трансформаторы дают возможность расширять пределы измерения приборов, т. е. измерять большие токи и напряжения с помощью сравнительно несложных приборов, рассчитанных для измерения малых токов и. напряжений. В ряде случаев измерительные трансформаторы служат для подключения к цепям высокого напряжения обмоток реле, обеспечивающих защиту электрических установок от аварийных режимов.

Измерительные трансформаторы подразделяют на два типа — трансформаторы напряжения и трансформаторы тока. Первые служат для включения вольтметров, а также других приборов, реагирующих на значение напряжения (например, катушек напряжения ваттметров, счетчиков, фазометров и различных реле). Вторые служат для включения амперметров и токовых катушек указанных приборов. Измерительные трансформаторы изготовляют мощностью от пяти до нескольких сотен вольтампер; они рассчитаны для совместной работы со стандартными приборами (амперметрами на 1; 2; 2,5 и 5 А, вольтметрами на 100 и 100 √3 В).

Трансформатор напряжения. Его выполняют в виде двухобмоточного понижающего трансформатора (рис. 2.72, а). Для обеспечения безопасности работы обслуживающего персонала вторичную обмотку тщательно изолируют от первичной и заземляют. Условное обозначение трансформатора напряжения такое же, как двухобмоточного трансформатора.

Так как сопротивления обмоток вольтметров и других приборов, подключаемых к трансформатору напряжения, велики, то он практически работает в режиме холостого хода. В этом режиме можно с достаточной степенью точности считать, что

U ₁= U' ₂= U ₂ k.

В действительности ток холостого хода I ₀ (а также небольшой ток нагрузки) создает в трансформаторе падение напряжения, поэтому, как видно из векторной диаграммы (рис. 2.72, 6), U' ₂ ≠ U ₁ и между векторами этих напряжений имеется некоторый сдвиг по фазе δ _u. В результате этого при измерениях образуются некоторые погрешности.

В измерительных трансформаторах напряжения различают два вида погрешностей:

а) относительная погрешность напряжения

γ _u = [(U ₂ k - U ₁)/ U ₁] 100 %; (2.113)

Рис. 2.72. Схема включения и векторная диаграмма измерительного трансформатора на пряжения: 1 — первичная обмотка; 2 — вторичная обмотка

б) угловая погрешность δ u; за ее значение принимают угол между векторами Ú₁ и — Ú'₂. Она влияет на результаты измерений, выполненных с помощью ваттметров, счетчиков, фазометров и прочих приборов, показания которых зависят не только от силы тока и напряжения, но и от угла сдвига фаз между ними. Угловая погрешность считается положительной, если вектор Ú'₂ опережает вектор Ú₁.

В зависимости от величины допускаемых погрешностей стационарные трансформаторы напряжения подразделяют на три класса точности: 0,5; 1 и 3; а лабораторные — на четыре класса: 0,05; 0,1; 0,2 и 0,5. Обозначение класса соответствует величине относительной погрешности γ u при номинальном напряжении U _lном.

Значения погрешностей стационарных трансформаторов напряжения согласно ГОСТу приведены в табл. 2.9.

Выпускаемые промышленностью трансформаторы напряжения сохраняют класс точности при изменении первичного напряжения от 80 до 120% номинального.

Для уменьшения погрешностей γ _u и δ _u сопротивления обмоток трансформатора Z₁ и Z₂ делают по возможности малыми, а магнитопровод выполняют из высококачественной стали достаточно большого поперечного сечения, чтобы в рабочем режиме он не был насыщен. Благодаря этому обеспечивается значительное уменьшение тока холостого хода.

Трансформатор тока. Его выполняют в виде двухобмоточного повышающего трансформатора (рис. 2.73, а) или в виде проходного трансформатора, у которого первичной обмоткой служит провод, проходящий через окно магнитопровода. В некоторых конструкциях магнитопровод и вторичная обмотка смонтированы на проходном изоляторе, служащем для ввода высокого напряжения в силовой трансформатор или другую электрическую установку. Первичной обмоткой трансформатора служит медный стержень, проходящий внутри изолятора (рис. 2.73, 6).

Таблица 2.9

Рис. 2.73. Схема включения транс-форматора тока (а), общий вид про-ходного трансфор-матора (б) и вектор-ная диаграмма (в): 1 - медный стер-жень (первичная обмотка); 2 - вто-ричная обмотка; 3 - изолятор; 4 - магнитопровод

Сопротивления обмоток амперметров и других приборов, подключаемых к трансформатору тока, обычно малы. Поэтому он практически работает в режиме короткого замыкания, при котором токи I₁ и I'₂ во много раз больше тока I₀, и с достаточной степенью точности можно считать, что

I₁ = I'₂ = I₂/k. (2.114)

В действительности из-за наличия холостого хода I₀ ≈ Iμ в рассматриваемом трансформаторе I₁≠ I₂ и между векторами этих токов имеется некоторый угол, отличный от 180° (рис, 2.71, в). Это создает относительную токовую погрешность

γi = [(I₂k -I₁)/I₁] 100% (2.115)

и угловую погрешность, измеряемую углом δi между векторами I₁ и - I'₂. Погрешность δi - считается положительной, если вектор - I'₂ опережает вектор I₁.

В зависимости от значения допускаемых погрешностей трансформаторы тока подразделяют на пять классов точности: стационарные — на классы 0,2; 0,5; 1; 3 и 10; лабораторные — на классы 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2. Приведенные цифры соответствуют допускаемой для данного класса токовой погрешности при номинальном значении тока. Значения погрешностей стационарных трансформаторов тока согласно ГОСТу приведены в табл. 2.10.

Таблица 2.10