7 Измерительные трансформаторы напряжения

7.1 Назначение трансформаторов напряжения (тн), основные характеристики

Измерительный ТН предназначен для понижения высокого напряжения до значений, удобных для измерения и отделения цепей измерения и РЗ от первичных цепей высокого напряжения.

ТН состоит из первичной обмотки, магнитопровода и вторичной обмотки.

Рисунок 7.1 – Схематическое изображение включения трансформатора напряжения

Вторичная обмотка ТН заземляется по условиям техники безопасности, чтобы в случае пробоя изоляции между первичной и вторичной обмотками витковое напряжение не попало на измерительные приборы и не создавало опасности для обслуживающего персонала.

Работает в режиме, близком к х.х., т.к. сопротивление подключенных приборов большое, а ток мал. к_н= U_1н/ U_2н – номинальный коэффициент трансформации, n = w₁/ w₂ – отношение числа витков (оно несколько больше, чтобы компенсировать погрешность из-за падения напряжения U₂ при появлении тока нагрузки).

Номинальные первичные напряжения соответствуют стандартной шкале номинальных линейных напряжений сетей. Исключение составляют однофазные ТН, предназначенные для включения в звезду с заземленной нейтралью первичной обмотки, для которых в качестве номинальных напряжений приняты фазные напряжения. Номинальные напряжения вторичных обмоток установлены 100 или В.

Вторичное напряжение, увеличенное в к_н раз несколько отличается как по модулю, так и по фазе вследствие потерь мощности в ТН. Разность этих напряжений, отнесенная к первичному напряжению, представляет собой погрешность в напряжении:

- погрешность по модулю.

Угол между векторами вторичного напряжения U₂ и первичного напряжения U₁ представляет угловую погрешность. Последнюю считают положительной, если вектор вторичного напряжения опережает вектор первичного напряжения. Угловую погрешность принято выражать в минутах.

Вторичная нагрузка ТН определяется как полная мощность внешней вторичной цепи, В·А, найденная в предположении, что напряжение U₂ равно номинальному: , где - полное сопротивление внешней цепи, Ом. Должен быть также указан коэффициент мощности внешней цепи. Так, например, если нагрузка трансформатора указана равной 20 В·А при cos φ₂ = 0.8, это означает, что при полном сопротивлении цепи Ом, активное сопротивление r = Z cos φ₂ = 500·0.8 = 400 Ом, индуктивное сопротивление x = Z sin φ₂ = 500·0.6 = 300 Ом. По мере увеличения числа подключенных приборов сопротивление вторичной цепи уменьшается, однако нагрузка увеличивается.

Под номинальной нагрузкой ТН понимают наибольшую нагрузку, при которой погрешности не выходят за допустимые пределы для данного класса точности:

Таблица 7.1 – Пределы погрешностей ТН

Класс точности ТН	Наибольшая погрешность		Область применения
	по напряжению, %	по углу, мин
0,2	± 0,2	10	Образцовые и лабораторные
0,5	± 0,5	20	Счетчики электроэнергии	РЗ
1	± 1	40	Щитовые приборы
3	± 3	не нормир.