книги из ГПНТБ / Попов В.С. Электрические измерения (с лабораторными работами) учебник

Уравнение (4-4) аналогично (4-2), поэтому все сказанное

вторичного тока трансформатора (рис. 4-8); от частоты тока.

120

Погрешности трансформатора тока увеличиваются с ростом сопротивления вторичной внешней цепи его. Поэтому для каждого трансформатора заводом указы­ вается его номинальное сопротивление — номинальная вторичная нагрузка в омах или номинальная мощность в вольт-амперах.

Номинальной нагрузкой трансформатора тока назы­ вается наибольшее сопротивление, на которое можно замыкать его вторичную обмотку, не вызывая увеличения погрешностей выше допустимых для соответствующего класса точности.

Номинальная нагрузка и номинальная мощность транс­ форматора тока связаны между собой соотношением

Вторичный номинальный ток у большинства транс­ форматоров тока равен 5 А.

121

Количество приборов, которое можно присоединить к трансформатору, определяется суммарным сопротив­ лением приборов и соединительных проводов, которое не должно превышать поминальную нагрузку трансформа­ тора.

Пример 4-2. Проверить возможность подключения к транс ­ форматору с поминальной пагрузкой 0,6 Ом электромагнитного амперметра, последовательной обмотка ферродинампческого ватт­ метра, если соединительные медные провода имеют длину 20 м п сечение 4 мм3 .

Сопротивленце соединительных проводов гс. П р = ргАУ = 0,017520/4 «=0,09 Ом.

Сопротивление амперметра (из табл. 1-6) 0,2 Ом. Сопротивление обмотки ваттметра (из табл. 1-6) 0,2 Ом. Полное сопротивление вторнчпоп внешней цепи трансформа­

тора тока определяется геометрической суммой полных сопротив ­ лений последовательных обмоток, присоединяемых приборов и соединительных проводов. При прпблпжеппых подсчетах эти сопро ­ тивления складываются арифметически, т. е. пренебрегают срав ­ нительно малыми реактивными сопротивлениями обмоток. При этом сопротивленце вторичной внешней цени

z2 = 0,09 - | - 0,2+ 0.2 = 0,49 Ом.

Такая нагрузка меньше поминальной для ^данного трансфор­ матора н поэтому допустима.

При неизменной нагрузке г2 и уменьшении измеряе­ мого тока погрешности трансформатора увеличиваются |рис. 4-8 п формулы (4-6) и (4-7)], это является следствием относительного увеличения намагничивающего тока.

Уменьшение погрешностей трансформаторов дости­ гается применением магнитопроводов из дорогостоящих сталей с высокой магнитной проницаемостью или маг­ нитопроводов с увеличенным сечением, что приводит к уве­ личению массы, размеров и стоимости трансформаторов.

В компенсированных трансформаторах применяется искусственное подмагничиваиие магнитопровода до зна­ чения, при котором материал магнитопровода имеет наибольшую магнитную проницаемость, это обеспечивает относительное уменьшение результирующей н. с. I0wv

аследовательно, и уменьшение погрешностей.

Уодних трансформаторов подмагничивание произво­ дится вторичным током при прохождении его по допол­

нительным обмоткам w'i и wl (рис. 4-9, а), у других — по­ лем рассеяния. В последнем случае применяется магнит­ ный шунт (рис. 4-9j б), который уменьшает магнитное

122

сопротивление пути потоков рассеяния, что вызывает увеличение потоков рассеяния и подмагничивание ими магнитопровода трансформатора.

W,

Р и с . 4-9. Схемы компенсированного трансформатора тока с дополнительными обмотками (а) и с магнитным шунтом (б).

На рис. 4-10 дан внешний вид компенсированного трансформатора тока типа 0-49У. С левой стороны виден магнитный шунт, имеющий форму скобы, охватывающей первичную обмотку транс­ форматора.

На рис. 4-11 даны схема

ивнешний вид универсаль­ ного трансформатора типа УТТ-5 киевского завода «Точэлектроприбор». Он имеет магнитопровод из пермаллоя

идве обмотки: вторичную (за­ жимы Иу, И2) с номинальным током 1т = 5 А и первичную,>

измеряемых токах 100—600 А первичная обмотка соз­ дается витками гибкого провода, проходящими через отверстия в трансформаторе. Класс точности трансфор­ матора 0,2.

В установках с большими токами короткого замыкания при недостаточно надежной конструкции трансформа-

123

тора эти токи могут вызывать механические и термичес­ кие повреждения трансформатора тока. Механические

а — схема; б — внешний вид.

Термической устойчивостью трансформатора тока на­ зывается отношение действующего значения тока, кото­ рый трансформатор может выдержать в течение 1 с без изменения своих свойств, к действующему значению номи­ нального первичного тока трансформатора.

В установках с большими токами короткого замыка­ ния применяются конструкции трансформаторов тока, обладающие достаточной термической и динамической устойчивостью. Одна из таких конструкций показана на рис. 4-12. Трансформатор' тока ТПОЛ10 — проходной одновитковый с литой изоляцией иа 10 кВ. Первичная обмотка его выполнена из медного стержня 1, который охватывается двумя стальными магнитопроводамп 2 с на­ ложенными на них вторичными обмотками 3. Крепление деталей и изоляция выполнены, заливкой эпоксидным

124

компаундом, образующим сплошной изоляционный кор­ пус 4, надежно защищающий внутренние части от влаги и механических повреждений. Крепление трансформатора выполняется при помощи фланца 5.

Рпс . 4-13. Поперечный разрез трансформатора тока проходного типа с фарфоровой изоляцией (типа Т П Ф М - 1 0 ) .

Трансформатор тока проходного типа с фарфоровой изоляцией (рис. 4-13) имеет первичную обмотку 1 из одного или нескольких витков, охватывающих два сталь­ ных магнитопровода 2 (рис. 4-9, а). Класо точности трансформатора 0,5, номинальное напряжение 10 кВ.

125

Разновидность трансформатора тока с разъемным магиитопроводом и вторичной обмоткой, замкнутой на амаерметр (рис. 4-14), носит название измерительных кле­ щей. Разъемный магнитопровод дает возможность изме­ рять ток в проводе, не разрывая его, а только охватывая его как клещами. Измерительные клещи типа Ц-30 изго­ товляются на номинальные токи 15—30—75—300 и 600 А.

Класс точности их 2,5, номинальное напряжение 600 В.

При напряжении 220 кВ и выше иногда применяются каскадные транс­ форматоры тока. Каскадный трансфор­ матор тока состоит из нескольких,

что облегчает получепие более надеж­ ной изоляции.

Трансформаторы тока делят:

1)по роду установок — для вну­ тренних установок; для наружных уста­ новок; встроенные, устанавливаемые внутри других аппаратов;

2)по способу установок — проход­ ные, устанавливаемые в проемах стен или потолков; опорные;

3)по конструкции первичной об­ мотки — одповитковые — стержневые;

на семь классов точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 3 и 10 (табл. 4-3).

Государственным стандартом для трансформаторов тока с номинальным вторичным током 5 А установлены сле­

с номинальной нагрузкой 0,1; 0,15; 0,2 и 0,4 Ом установ­ лен соответственно 0,05; 0,1; 0,15 и 0,35 Ом. Тем же стандартом на трансформаторы тока установлены сле-

126

дующие значения номинальных первичных токов: б; 10; 15; 20; 30; 40; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400; 600; 800 А; 1; 1,5; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 10 и 15 кА.

Для каждого трансформатора тока завод-изготови­ тель, кроме значения номинальной вторичной нагрузки, при которой погрешности трансформатора не превы­ шают установленные для его класса точности, указывает также вторичные нагрузки, при которых погрешности трансформатора не превышают значений, установленных для каждого из классов точности.

127

Глава пятая

ПРИБОРЫ СРАВНЕНИЯ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА.

ЦИФРОВЫЕ ПРИБОРЫ

А . ПРИБОРЫ СРАВНЕНИЯ

5 - 1 . К О М П Е Н С А Ц И О Н Н Ы Й МЕТОД И З М Е Р Е Н И Я Н А П Р Я Ж Е Н И Я И Э. Д. С.

Компенсационный метод является весьма точным для измерения напряжения, тока и сопротивления. Этот метод заключается в сравнении измеряемого напряжения с известным падением папряжепня.

Поставив переключатель П в положение X и пере­ местив контакты е, г, вновь получим аГ = 0. В этом слу­ чае э. д. с. испытуемого элемента компенсирована паде-

128

нием напряжения, созданным рабочим током в компен­ сационном сопротивлении гк , т. е.

Ех = / р г к .

Из полученных выражений для Ех и Ен имеем их отно­ шение:

мального элемента и образцовые сопротивления, обла­ дающие высокой точностью (§ 1-3, б и в), обеспечивают высокую точность результата измерения. Для обеспече­ ния погрешности, не превышающей 0,02%, необходима установка компенсационного сопротивления гк с точ­ ностью до пятого знака, что достигается, например, применением замещающих или, реже, шунтирующих декад.

Замещающими называются две декады (рпс. 5-2) с ка­ тушками одинакового сопротивлепия, движки которых соединены механически, а схема обеспечивает при любом положении движков включение в цепь тока только десяти катушек из двух декад. При перемещении движков каж­ дая выключенная катушка одной декады одновременно замещается катушкой другой декады, так что сопротив­ ление всей цепи гВг> а следовательно, и рабочий ток / р не изменяются, но сопротивление части цепи г В г и ее напря-