книги из ГПНТБ / Быков М.А. Электрические измерения электрических величин [учеб. пособие]

и для ТН

&2 ном

Следовательно, первичная измеряемая величина может быть определена приблизительно по формулам:

для TT

Использование номинальных коэффициентов трансформа­ ции дает возможность градуировать приборы, включаемые во вторичные обмотки трансформаторов, в значениях первичной величины. Например, амперметр на 5 а, включаемый через TT 200/5 а, может быть проградуирован на 200 а.

При определении измеряемой величины по вторичной пу­ тем использования номинального, а не действительного коэф­ фициента трансформации, вводится определенная погреш­ ность.

Относительная погрешность, происходящая из-за неравен­ ства действительного и номинального коэффициентов транс­ формации, определяется разностью первичной величины, най­ денной через номинальный коэффициент трансформации, и действительной первичной величины, отнесенной к последней величине. Относительная погрешость для TT называется по­

грешностью тока и определяется в процентах формулой

Для TT и ТН имеет место еще угловая погрешность, кото­ рая представляет угол между вектором первичной величины и

вектором вторичной величины, повернутым на угол я. Угло­ вая погрешность оказывает влияние на показания ваттметров, счетчиков и подобных приборов, показания которых зависят от угла сдвига фаз между током и напряжением. Объясняется это тем, что утоп сдвига фаз между током и напряжением в самом приборе может отличаться от угла сдвига фаз между первичными током и напряжением.

Так как от относительной и угловой погрешностей измери­ тельных трансформаторов заівисит точность показания прибо-

180

ров, то к этим трансформаторам предъявляются в этом отно­ шении определенные требования. По степени точности стацио­ нарные технические измерительные трансформаторы подраз­ деляются в соответствии с ГОСТ 7746—65 и 1983—43 на классы:

Лабораторные переносные TT и ТН подразделяются в соот­

ветствии с ГОСТ 9032—69 на классы точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5.

§ 2. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА

Схема включения TT со вторичной нагрузкой в сеть пока­

зана «а рис. Ѵ-2. Для того, чтобы можно было проследить взаимную связь между первичными и вторичными величина­ ми, построим векторную диаграмму измерительного TT (рис.

Ѵ-3). Начинаем строить івекторную диаграмму с вектора вто­ ричной намагничивающей силы I2w2, который откладываем по

оси действительных положительных чисел. Вектор вторичного тока І2 совпадает с этим вектором. Ток /2 , проходя по вторич­

Рис . Ѵ-2

При прохождении тока І2 по вторичной обмотке w2 TT з

ней создается падение напряжения на активном сопротивле­ нии обмотки R2 и на индуктивном сопротивлении Х2, вызы-

181

ваемам магнитным потоком рассеяния вторичной обмотки. Складывая геометрически векторы падений напряжения в на­ грузке и во вторичной обмотке, получаем вектор э. д. с. Е2, ко­

торая наводится >в этой обмотке и компенсирует все падения напряжения, т. е.

Рис. Ѵ-3

Э.д. с. вторичной обмотки Е2 индуктируется магнитным потоком Ф, вектор (которого опережает вектор Ь2 на угол -^- •

Связь амплитуды магнитного потока с э. д. с. Е2 определяется

известной формулой

Магнитный поток Ф определяется совместным действием первичной и вторичной намагничивающих сил, т. е. геомет­ рической суммой их или намагничивающей силой холостого хода IqW\. Величина намагничивающей силы холостого хода

182

при .нормальной работе TT составляет 1—3% от величины

первичной намагничивающей аилы. Значение ее может быть найдено по кривой намагничивания стали сердечника ТТ.

Ток холостого хода /о может быть разложен на две состав­ ляющие: реактивную или намагничивающий ток /„ и актив­ ную /а

/ 0 = Л + Л.

Вектор намагничивающего тока / н совпадает с вектором маг­ нитного потока Ф, создаваемого этим током. Величина / н мо­ жет быть найдена по экспериментальной кривой намагничива­ ния для стали сердечника TT и его 'геометрическим размерам.

Величина тока /а определяется активными потерями в сер­ дечнике на гистерезис и вихревые томи

Мощность Я г . в определяется что каталогу для данного сор­ та стали сердечника ТТ. Вектор Д опережает вектор / н на

угол ~ .

Вектор намагничивающей силы холостого хода может быть построен через ее составляющие

Намагничивающая сила холостого хода определяется гео­ метрической суммой намагничивающих сил первичной и вто­ ричной (размагничивающей), т. е.

Следовательно, первичная намагничивающая сила опреде­ ляется геометрической суммой вектора намагничивающей си­

183

Wo =sO,99-£H

W,

и погрешность тока становится меньшей величины и положи­ тельного знака.

На рис. Ѵ-4 приведены кривые погрешностей / 7 и 37 TT з

зависимости от величины тока / 2 при cos<p2 = 0,6.

+<fz

гр so

j Р. ЯЛ

1,0 pu

\о

Ч<

0,6

О

0.5 -20

<о

(5

2.0

M -<fz

Рис . V-4

184

«линия»), а зажимы вторичной обмотки — И\ и Я 2 (от слои «измерительные приборы»). На рис. Ѵ-5 показана схема вклю­ чения TT с измерительными приборами в сеть, а на рис. Ѵ-6 да­ но условное обозначение TT, применяемое в схемах электриче­

ских соединений. Здесь первичная обмотка отдельно не пока­ зывается, ибо подразумевается, что она включена в разрыв первичной цепи.

При симметричной нагрузке трехфазной цепи токи во всех фазах одинаковы, поэтому достаточно измерять ток только в одной фазе (рис. Ѵ-6). В четырехпроводной цепи при несим­

метричной нагрузке фаз токи во всех фазах различны, поэто­ му необходимо включить три TT « измерять ток в каждой фазе (рис. Ѵ-7).

Рис. Ѵ-7

Для измерения тока в трех-проводной цепи, где для любого момента времени справедливо равенство

/4 + 4 + 4 = 0 ,

186

достаточно включить трансформаторы тока в две любые фазы, так как ток третьей фазы будет получен через сумму токов двух других фаз. Например,

ІВ = —0А + 1с)-

На рис. Ѵ-8 два TT включены в фазы Л и С. Первый и тре­

геометрической сумме двух первых токов, покажет значение, пропорциональное ІВ.

'' Рис. Ѵ-8

Трансформаторы тока по способу эксплуатации делятся на две группы: переносные и стационарные.

Переносные имеют обычно несколько пределов измерения первичного тока и вторичный ток 5 а. Первичные обмотки этих TT выполняются или с секциями (которые могут включаться последовательно, параллельно или смешанно), или с отво­ дами.

Для быстрого измерения тока в цепи, если эту первичную цепь нельзя размыкать, используются TT в виде клещей, на­ пример типа Ц-30. Сердечник такого трансформатора делает­ ся из двух половин и вместе с укрепленными на них рукоятка­ ми имеет вид клещей, которыми охватывается провод или ши­ на с измеряемым первичным током. Таким образом, первич­ ная обмотка имеет всего один виток. Вторичная обмотка намо­ тана на сердечник и замкнута на амперметр, который укреп­

187

В сетях высокого напряжения используются TT с фарфоро­

вой изоляцией между первичной и вторичной обмотками. При выборе того или иного типа TT необходимо исходить

которое необходимо включить во вторичную обмотку ТТ. Не­

обходимо (проверять, чтобы общее сопротивление всех прибо­ ров было не более допустимого z2 „а гР , только тогда этот ГТ

будет работать с требуемой для данного класса точности по­ грешностью. Если же общее сопротивление всех подключае­ мых ко вторичной обмотке приборов будет больше допусгимого, то TT будет работать уже с большими погрешностями, чем

это соответствует его классу точности.

§ 3. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

Схема включения ТН в сеть показана на рис. Ѵ-9. Для вы­ яснения влияния различных факторов на работу ТН построим векторную диаграмму (рис. Ѵ-10). Для упрощения построения

примем, что число витков первичной и вторичной обмоток оди­ наково, т. е. W\—w2.

n2H

Рис. V-9

Зададимся направлением вектора тока / 2 и отложим его по оси вещественных чисел. Порядок построения рассматривае­ мой векторной диаграммы аналогичен таковой ТТ.

m

Намагничивающая сила холостого хода определяется од­ новременным действием первичной и вторичной намагничи­ вающих сил. Так как нами принято, что Wi-=*w2, то

+ 1

Рис. Ѵ-10

По последнему выражению строим вектор первичного тока. Напряжение, приложенное к первичной обмотке wu долж­ но компенсировать э. д. с, наводимую в первичной обмотке, и падения напряжения от первичного тока в самой первичной

обмотке, обладающей активным сопротивлением Ri и реактив­ ным сопротивлением (рассеяния) Хи Следовательно, значение

первичного напряжения получим согласно равенству

189