Лабораторна робота № 7 Дослідження трансформаторів струму

Мета роботи: дослідити принцип роботи, сферу застосування й основні параметри трансформаторів струму (ТС), дослідити електричні характеристики (коефіцієнт трансформації, похибки, вольт – амперні характеристики ) трансформатора струму.

1. Засоби виконання роботи

Випробувальна установка У 5052, лабораторний планшет 3 ТС, магазин опорів зі здатністю регулювання опорів з кроком 0,01 і 0,1 Ом , лабораторний амперметр 0 – 5 – 10 А, цифровий вольтметр з границею вимірів 0... 100 В.

2. Короткі теоретичні відомості

2.1. Призначення тс. Схема заміщення

Для зручності виміру струму в установках високої напруги і гальванічної розв'язки кіл вимірювальних приладів і засобів релейного захисту від високої напруги служать ТС, які мають замкнутий магнітопровід з двома обмотками. Через первинну обмотку пропускається вимірюємий струм, вторинна обмотка підключається до вимірювальних приладів чи реле. Первинна обмотка ізольована від вторинної у відповідності з класом ізоляції апарату. Один вивід вторинної обмотки обов'язково заземляються.

У разі пошкодження ізоляції ТС вимірювальні прилади і реле, підключені до його вторинної обмотки, залишаються під потенціалом землі.

За позитивний напрям струму в первинній обмотці ТС прийнятий напрям від початку до кінця обмотки, тобто від зажиму ЛІ до зажиму Л2 ( рис. 1. а )

а) б)

Рис. 1. Схема трансформатора струму:

а – умовне позначення;

б – схема заміщення.

Маркування вторинної обмотки виконано так, що позитивному напряму струму в первинній обмотці відповідає напрям струму у вторинній обмотці від кінця до початку. Тобто від зажиму U₂ до зажиму U₁. Напрям струму в навантаженні, що підключене у вторинне коло, в цьому разі залишається таким же, яким воно було б при прямому підключенні навантаження ТС у первинне коло. Це дає можливість будувати векторні діаграми вторинних струмів співпадаючих з діаграмами первинних. В аварійному режимі ТС обтікаються струмом короткого замикання і їх обмотки під дією більших струмів.

Динамічна стійкість ТС (кратність ударного струму короткого замикання) визначається відношенням допустимого струму ударного короткого замикання до амплітуди номінального первинного струму.

Термічна стійкість задається відношенням допустимого на протязі 1 с струму короткого замикання до номінального значення первинного струму. Похибка ТС залежить від його конструкції ( розмір сердечника, матеріалу магнітного проводу), а також від опору навантаження, підключеного до вторинних затискачів. Зі збільшенням опору навантаження похибка збільшується внаслідок збільшення струму намагнічування. Тому при роботі ТС опори всіх елементів, підключених до даного трансформатора і визначаючих розрахункове вторинне навантаження Z_{н расч} не повинно перевищувати номінального вторинного навантаження Z _{н ном}, при якому гарантується клас точності. Гранична кратність струму – це найбільше відношення первинного струму ТС , при якому повна похибка при заданому вторинному навантаженні не перевищує 10 %:

К₁₀=І_1мах/І_1ном

В інформаційних матеріалах заводів-виробників приведені криві граничної кратності К₁₀ = F(Z_н), (рис. 2).

Рис. 2. Залежність номінальної обмеженої кратності від опору навантажень

Для більшості типів захисту необхідна точність роботи ТС повинна бути забезпечена при струмах, значно більших номінальних. Похибка трансформаторів при I₁>I_{1 ном} буде обумовлена насиченням магнітного проводу і залежить не тільки від навантаження Z_н , але і від первинного струму I₁ ( рис. 3).

0,2 0,3 0,5 0,7 1,0 2,0 3,0 5,0 10 Zном