Міністерство освіти і науки України
Сумський національний аграрний університет
РЕФЕРАТ
На тему: «Вимірювальні трансформатори»
Виконав студент групи ЕТЕС 1901-ст
Дудченко А.В.
Перевірив викладач з дисципліни КВПОМ
Кравченко В.О.
м.Суми,2020
План
Вступ
Вимірювальні трансформатори струму
Вимірювальні трансформатори напруги
Література
Вступ
Вимірювальний трансформатор — трансформатор, призначений для передачі інформаційного сигналу вимірювальним приладам, лічильникам, пристроям захисту і (або) управління. Вимірювальні трансформатори поділяються на:
трансформатори струму;
трансформатори напруги;
комбіновані трансформатори, що поєднують обидві властивості.
Вимірювальні трансформатори застосовуються в ланцюгах змінного струму для розширення меж вимірювання приладів.
Крім того, застосування вимірювальних трансформаторів в установках високої напруги робить обслуговування приладів безпечним, так як трансформатори дозволяють відокремити прилади від ланцюгів високої напруги, в яких проводяться вимірювання.
За допомогою трансформаторів великі значення електричних величин можна вимірювати приладами, що мають невеликі межі вимірювання і порівняно невисоку міцність ізоляції.
Вимірювальні трансформатори діляться на трансформатори напруги і струму.
Стандартні трансформатори струму промислової частоти і звукових частоті 10002500 і 8000 гц розраховані на включення приладів з номінальною значенням струму 5 а. Трансформатори напруги розраховані на прилади з номінальною напругою 100 ст. Можливо виготовлення вимірювальних трансформаторів і на частоти радіодіапазону.
Ідея пристрою вимірювальних трансформаторів та ж, що і силових. Трансформатор складається з двох ізольованих один від одного обмоток-первинної та вторинної з числом витків відповідно Wi і w2 намотаних на загальний замкнутий сердечник з листової електротехнічної сталі.
Під впливом струму, що протікає по первинній обмотці, в осерді створюється змінний магнітний потік, який, пронизуючи обмотки, індукує в них відповідні е. д. з. Оскільки вторинна обмотка замкнута на опір вимірювального приладу, то в ланцюзі останнього буде протікати струм, пропорційний вимірюваній величині.
За схемою включення в вимірювану ланцюг, за конструкцією та технічним умовам роботи трансформатори струму і трансформатори напруги істотно відрізняються один від одного.
Первинна обмотка трансформатора струму складається з декількох витків товстого дроту, кабелю або шини. Деякі конструкції не мають первинної обмотки. Її роль виконує пропускається через вікно трансформатора провід (шина, кабель), струм в якому підлягає вимірювання. Вторинна обмотка, що має порівняно велику кількість витків дроту, намотаною на тороїдальний сердечник, замкнута на амперметр з малим опором.
Якщо при незмінному струмі збільшувати опір вторинної ланцюга, то як струм, так і вторинні Ампервіткі будуть зменшуватися, а намагнічуючі Ампервіткі і магнітний потік будуть збільшуватися. При розмиканні вторинному ланцюзі вторинні ампер-витки дорівнюють нулю, а намагнічуючі Ампервіткі дорівнюватимуть первинним Ампервіткі. У цьому випадку магнітний потік в сердечнику буде значно більше нормального потоку, на який розрахований даний трансформатор. Втрати в стали можуть зрості до дуже великих значень, що можуть викликати надмірне нагрівання сердечника. З іншого боку, великий магнітний потік буде індукувати у вторинній обмотці значно е. д. е., спроможну досягти небезпечних для життя значень і викликати пробою ізоляції. Тому вторинна обмотка трансформатора струму завжди повинна бути замкнута або на малий опір приладу, або накоротко.
Вимірювальні трансформатори напруги за зовнішнім виглядом і внутрішньою будовою мало відрізняються від силових трансформаторів невеликої потужності.
Первинна обмотка трансформатора напруги намотується тонким дротом і складається з великої кількості витків. Вторинна обмотка з меншим числом витків замкнута на вольтметр, що володіє ' великим опором. Тому нормальним режимом роботи трансформатора напруги є режим холостого ходу.
На відміну від трансформаторів струму, в трансформаторах напруги струм первинної обмотки залежить від опору вторинної ланцюга, тому замикання вторинної обмотки трансформатора напруги на малий опір або накоротко веде до надмірного збільшення струму в обох обмотках і руйнування їх. Для захисту трансформаторів напруги від коротких замикань приєднання їх до мережі повинно здійснюватися через плавкі запобіжники.
Основними характеристиками вимірювальних трансформаторів є номінальні значення первинних і вторинних величин, номінальна потужність, клас точності і номінальна частота.
Ставлення номінального значення первинної величини до номінального значення вторинної величини називається номінальним коефіцієнтом трансформації. Це відношення вказується заводом на щитку трансформатора у вигляді дробу, наприклад, для трансформатора струму 500/5 а; для трансформатора напруги
Дійсний коефіцієнт трансформації лише приблизно дорівнює номінальному. Він змінюється в деяких межах зі зміною режиму роботи трансформатора. Відносна різниця номінального і дійсного коефіцієнтів трансформації називається похибкою в коефіцієнті трансформації (пп).
Крім похибки в коефіцієнті трансформації, вимірювальних трансформаторів властива кутова похибка, що впливає на показання приладів, що враховують не тільки величини, але і співвідношення фаз струму і напруги (ватметри, фазометри).
Кутовий похибкою трансформатора називається кут між вектором первинної величини і поверненим на 180 ° вектором вторинної величини, Наприклад, в трансформаторі струму кутова похибка визначається кутом між вектором струму U і поверненим на 180 ° вектором струму h - Кутова похибка може бути позитивною і негативною; похибка вважається позитивною, якщо повернений на 180 ° вектор вторинної величини випереджає вектор первинної величини.
Вимірювальні трансформатори, подібно вимірювальних приладів, діляться по допустимим величинам похибок на кілька класів. Трансформатори струму по ГОСТ їв. 4-40 поділяються на класи 02051 3 і 10 а трансформатори напруги по ГОСТ 1983-43 на класи 02051 і 3.
Під вторинні кола вимірювальних трансформаторів можна включати кілька приладів. Так, у вторинну ланцюг трансформатора струму можуть бути включені послідовно амперметр, послідовний ланцюг ватметра і послідовний ланцюг фазометра. До трансформатора напруги паралельно вольтметру підключаються паралельні ланцюги ватметра і фазометра.
Крім того, у вторинні обмотки трансформаторів струму і напруги можуть включатися відповідні обмотки реле.
Сумарна потужність споживання приладів не повинна перевищувати номінальної потужності вимірювального трансформатора.
Номінальна потужність або номінальний опір навантаження вказується на щитку трансформатора заводом-виробником. Це - здається потужність, яку можна отримати від трансформатора без втрати точності, що відповідає її класу.
Вимірювальні трансформатори струму
Трансформатор струму — вимірювальний трансформатор, в якому за нормальних умов роботи вторинний струм практично пропорційний первинному і зсув фаз між ними близький до нуля[2].
Умовна познака трансформатора струму на електричних схемах
Вимірювальний трансформатор струму — трансформатор, який призначений для перетворення струму до значення, зручного для виміру. Первинна обмотка трансформатора струму включається послідовно у коло зі змінним струмом, що вимірюється. А у вторинну включаються вимірювальні прилади. Струм, що протікає по вторинній обмотці трансформатора струму, пропорційний струму, що протікає у його первинній обмотці.
Трансформатори струму широко використовуються для вимірювання електричного струму й у пристроях релейного захисту електроенергетичних систем, у зв'язку з чим на них накладаються високі вимоги по точності. Трансформатори струму забезпечують безпеку вимірювань, ізолюючи вимірювальні схеми від первинного кола з високою напругою, яка часто складає сотні кіловольт.
Зазвичай, трансформатор струму виготовляється з двома і більше групами вторинних обмоток: одна використовується для підключення пристроїв захисту, інша, точніша — для підключення засобів обліку і вимірювання (наприклад, лічильників електроенергії).
Вимірювальні трансформатори струму здатні ізолювати ланцюг електричних приладів від високої напруги до низького. Їх конструкція значно спрощується, так як вони можуть працювати з меншою напругою і струмом. Вимірювальні трансформатори також здатні перетворювати велика напруга струм незначної величини. Завдяки цьому у користувачів з’являється можливість застосовувати стандартні вимірювальні прилади для виміру струму.
Відмінності вимірювальних трансформаторів від інших приладів
Вимірювальні трансформатори значно відрізняються від інших приладів. Принцип роботи трансформатора вимірювального може трохи відрізнятися від інших пристроїв. Основна відмінність полягає в тому, що він включається первинної обмоткою в вимірюваний ланцюг. Вторинна обмотка повністю буде пропорційна первинного струму, що буде вимірюватися. Зазвичай вторинну обмотку в цих приорах розраховують під струм в 5 А. До неї можуть підключатися:
Амперметри.
Ватметри.
Також досить часто вимірювальні трансформатори використовуються в якості релейного захисту. Релейний захист призначається для захисту електричних систем від короткого замикання. Інформація про підвищення напруги надходить від вимірювального трансформатора і реле.
У вторинну обмотку вимірювальних трансформаторів досить легко можна підключити декілька різних приладів. Їх обмеження буде залежати від величини загального опору. Це число не повинно перевищувати 2 Ом. Якщо це число буде вище, тоді може значно знизитися точність вимірювання. Навіть незначне збільшення опору може призвести до зміни класу точності. При розмиканні вторинної ланцюга у вас також зросте ЕРС на кінці обмотки. Якщо ЕРС зросте, тоді може статися пробій ізоляції. При розмиканні електричної мережі струм буде рівним нулю. В первинній обмотці він мінятися не буде, а у вторинній обмотці це може призвести до збільшення ЕРС.
Як правило, в трифазних мережах вимірювальні трансформатори можна встановлювати як на двох, так і в трьох фазах. Якщо ви його встановіть в двох фазах, тоді вторинна обмотка буде з’єднана у вигляді «неповної зірки». Якщо напруга мережі складатиме вище 35 кВт, тоді вимірювальні трансформатори струму будуть встановлені в усіх трьох фазах. Якщо трансформатори використовувати для диференціальної захисту, тоді вторинну обмотку необхідно з’єднати у вигляді «трикутника».