1. Призначення первинного вимірювального перетворювача струму?

2. Принцип роботи електромагнітного первинного вимірювального перетворювача струму – трансформатора струму.

3. Умовне та позиціне позначення трансформатора струму.

4. Розрахункова схема та векторна діаграма трансформатора струму.

5. Чому режим роботи трансформатора струму – режим, наближений до режиму к.з.?

6. Яким чином здійснюється перевірка коефіцієнта трансформації трансформатора струму?

7. Що таке похибки трансформатора струму. Які є похибки трансформатора струму?

8. Які заходи застосовуються для зменшення похибки трансформатора струму?

9. Які методи перевірки трансформатоа струму на 10% похибку застосовуються на практиці?

Розділ 5

ПЕРВИННІ ВИМІРЮВАЛЬНІ ПЕРЕТВОРЮВАЧІ НАПРУГИ

5.1. Призначення первинних вимірювальних перетворювачів напруги

Первинні вимірювальні перетворювачі напруги призначені для ізоляції вторинних вимірювальних кіл від первинних силових кіл, а також для створення стандартної шкали вторинних номінальних напруг.

В електроенергетиці на даний час знайшли застосування первинні вимірювальні перетворювачі напруги, виконані на електромагнітному принципі, конденсаторного типу та оптико-електронні.

5.2. Електромагнітні трансформатори напруги

5.2.1. Принцип роботи електромагнітного трансформатора напруги

Найбільш поширені первинні вимірювальні перетворювачі напруги – це перетворювачі напруги, виконані на електромагнітному принципі – трансформатори напруги (ТН).

Для забезпечення уніфікації вторинного обладнання введена стандартна шкала вторинних номінальних напруг. Це напруги 100 В – лінійна; В – фазна; 100/3 В – на вторинних обмотках, з‘єднаних в розімкнений трикутник. Первинні напруги трансформаторів напруги також стандартизовані і мають наступні значення: 3, 6, 10, 15, 20, 24, 27, 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 кВ.

Розглянемо більш детально принцип роботи трансформатора напруги.

Трансформатор напруги представляє собою трансформатор, осердя якого виконано з високоякісної трансформаторної сталі, первинна обмотка якого (1) приєднується до мережі високої напруги (А, В, С) (рис. 5.1), а до вторинної обмотки (2) приєднується відповідне навантаження – пристрої релейного захисту, автоматики, лічильники електричної енергії тощо.

Рис. 5.1. Схема двообмоткового трансформатора напруги

По первинній обмотці трансформатора напруги під дією первинної напруги протікає струм , який створює намагнічувальну силу . Під дією цієї намагнічувальної сили в магнітопроводі трансформатора створюється магнітний потік , який індукує у вторинній обмотці е.р.с. . Якщо вторинна обмотка замкнена на навантаження, то під дією цієї е.р.с. у вторинній обмотці буде протікати струм, який в свою чергу буде створювати намагнічувальну силу і відповідно магнітний потік . Потік за законом Лєнца буде протидіяти магнітному потоку . Намагнічувальні сили, створювані первинною та вторинною обмотками та відповідні їм магнітні потоки векторно сумуються, створюючи результуючий магнітний потік . Якщо магнітний зв‘язок між первинною та вторинною обмотками замінити електричним, то отримаємо розрахункову схему трансформатора напруги (рис. 5.2). На схемі фігурують приведені до вторинної сторони первинний струм , струм намагнічення та первинна напруга .

Рис. 5.2. Розрахункова схема трансформатора напруги

Згідно розрахункової схеми векторна діаграма трансформатора напруги має вигляд (рис. 5.3).

Магнітний потік відстає від струму намагнічення на кут , який визначає активні втрати в магнітопроводі трансформатора напруги. За зміни потокозчеплення ( ) у вторинній обмотці трансформатора наводиться е.р.с. , під дією якої у замкненій на навантаження вторинній обмотці буде протікати струм . Напруга на вторинній обмотці буде відрізнятись від е.р.с. на величину спаду напруги на вторинній обмотці трансформатора напруги . З іншої сторони, прикладена напруга до первинної обмотки буде відрізнятись від е.р.с. на величину спаду напруги на приведеному значенні опору первинної обмотки трансформатора напруги .

Рис. 5.3. Векторна діаграма трансформатора напруги

Відношення витків первинної та вторинної обмоток називається коефіцієнтом трансформації трансформатора напруги. За відсутності навантаження трансформатора напруги, коли =0, струм в первинній обмотці рівний струму намагнічення трансформатора . Такий режим називаємо неробочим. В цьому режимі приведене значення первинної напруги незначно відрізняється від е.р.с. , тому що за номінальної первинної напруги струм намагнічення ТН становить не більше 1% номінального первинного струму ( ), величина і . Таким чином коефіцієнт трансформації трансформатора напруги можна визначити як співвідношення первинної та вторинної номінальних напруг:

(5.1)