4.4. Измерительные трансформаторы

Измерительные трансформаторы служат для включения в электрическую цепь электроизмерительных приборов, расширения пределов измерения измерительных приборов и повышения безопасности обслуживающего персонала.

Измерительные трансформаторы делятся на трансформаторы тока (рис.4.6) и трансформаторы напряжения (рис.4.7).

Трансформаторы тока и напряжения состоят из магнитных сердечников, на которые устанавливаются катушки с разным количеством витков. Первичная катушка трансформатора тока имеет обмотку с небольшим количеством витков толстого провода либо пластинчатой меди, вторичная обмотка трансформатора тока имеет большое количество витков. В трансформаторах напряжения количество витков первичной обмотки больше количества витков вторичной обмотки.

Рис.4.6. Трансформатор тока

Рис.4.7. Трансформатор напряжения

Для действующих значений токов и напряжений коэффициенты трансформации трансформаторов тока и напряжения определяют по формулам:

Ктр = ; Ктр = . (4.11)

Непосредственное включение измерительных приборов в однофазную и трёхфазную цепи без измерительных трансформаторов показано на рис.4.9 и рис.4.10.

Рис.4.9. Схема включения измерительных приборов в однофазную сеть

ис.4.10. Схема включения измерительных приборов в трёхфазную сеть

Включение измерительных приборов в однофазную и трёхфазную цепи через трансформаторы тока и напряжения показаны на рис.4.11 и рис.4.12.

Рис.4.11. Схема включения измерительных приборов в однофазную сеть через трансформаторы тока и напряжения

Рис.4.12. Схема включения измерительных приборов в трёхфазную сеть через трансформаторы тока и напряжения

Измерительные приборы, работающие с измерительными трансформаторами, градуируют в единицах первичных величин. На шкалах приборов делают надпись: «С трансформаторами тока I1H/I2H» или «С трансформаторами напряжения U1H/U2H». Обычно I2H = 5А, U2H = 100В. Номинальные параметры I1H, I2H, U1H, U2H указываются на измерительных трансформаторах. У трансформаторов тока вторичная обмотка И1, И2 должна быть замкнута через измерительные приборы. Если разомкнуть вторичную обмотку трансформатора тока, то при этом увеличится магнитный поток в магнитнопроводе, возбужденный током первичной обмотки, при этом будет увеличиваться ЭДС во вторичной обмотке, что приведет к пробою изоляции этой обмотки и выходу из строя трансформатора тока. Поэтому, при ремонте (отключении измерительных приборов) необходимо вторичную обмотку трансформатора тока замкнуть накоротко.

5. Электрические машины постоянного тока

5.1. Устройство и принцип действия генератора постоянного тока

Генераторы и двигатели постоянного тока по устройству не отличаются и состоят из следующих основных частей: неподвижные статора, подвижного якоря с коллектором и неподвижных щёток.

Статор служит для создания магнитного поля и представляет собой электромагнит с полюсами. Электромагнит состоит из полюсных сердечников и полюсных катушек. Полюсные катушки состоят из медного изолированного провода, надеваются на полюсные сердечники и являются обмоткой возбужденной машины.

Якорь состоит из сердечника, набранного из листов электротехнической стали, и обмотки, вложенной в пазы сердечника в виде витков. Якорь крепиться на валу, установленном в подшипниках, концы витков обмотки якоря припаиваются к коллектору.

Коллектор состоит из медных пластин, изолированных друг от друга.

В генераторах постоянного тока коллектор служит для преобразования переменного тока в постоянный ток, а в двигателях постоянного тока, постоянного тока в переменный ток.

Неподвижные щетки предназначены для снятия напряжения с якоря и состоят из брусков, изготовленных из медно-графитовых порошков. Щётки имеют скользящий контакт с пластинами коллектора.

Модель генератора постоянного тока показана на рис.5.1.

Рис.5.1. Модель генератора постоянного тока

В основу действия генератора положен закон электромагнитной индукции. При вращении витка рамки якоря в магнитном поле полюсов NS статора,

индуктируется переменная ЭДС якоря е и появляется мгновенный ток i. Когда проводник АВ рамки проходит около северного полюса N статора, индуктированная переменная ЭДС якоря е направлена по правилу правой руки от зрителя. При прохождении проводника СД рамки около южного полюса S статора, индуктированная переменная ЭДС якоря е направлена к зрителю. Аналогично будет направлен переменный ток i в проводниках рамки якоря.

Во внешней цепи постоянный ток якоря будет проходить от щетки Щ1 к щётке Щ2. Следовательно, при вращении рамки через нагрузку проходит постоянный по направлению, но меняющийся во времени ток.

На рис.5.2 приведён график тока якоря для двух рамок якоря, расположенных под прямым углом. Для сглаживания пульсаций тока якоря в генераторах постоянного тока якорь имеет обмотку, состоящую из ряда одинаковых рамок, а коллектор состоит из большого числа пластинок.

Электродвижущая сила якоря генератора постоянного тока определяется из выражения где с - конструктивная постоянная машины; n - частота вращения якоря в об/с; Ф – величина магнитного потока, измеряемая в веберах.