Сборник ЛР по «Метрология», «Электрические измерения», «Информационно-измерительная техника»

Сборник лабораторных работ по курсу метрологии

На показания ваттметров, счетчиков, фазометров и т. п., токовые об­ мотки которых включаются во вторичную цепь ТТ, существенное влияние оказывает угловая погрешность ТТ, так как отклонение подвижной части у этих приборов зависит от разности фаз между токами. Угловая погреш­ ность возникает из-за неточности передачи фазы вторичной величины по сравнению с первичной. Измеряется угловая погрешность ТТ 5, обычно в минутах по углу между векторами первичной и повернутой на 180° вто­ ричной величины. Погрешность считается положительной, если поверну­ тый на 180° вектор I2W 2 (или Ь ) опережает вектор первичной величины li W| (или 1|).

Рис 7.1 Векторная диаграмма трансформатора тока

На рис. 7.1 приведена векторная диаграмма ТТ. Построение этой диаграммы поясняется в учебнике [1] и на лекциях. Надо обратить внима­ ние на то, что диаграмма строится для ампервитков, причем IiW i » IoW,. и на то, что векторы первичного и вторичного тока развернуты почти на

92

Лабораторная работа № 7

180°. Из векторной диаграммы видно, что первичные ампервитки ТТ могут быть выражены следующим образом, при условии, что б, мал (cos6, « 1):

I,W, = I2W2+ I0W,cos(<|>0- v 2). (7.4) Разделив выражение (7.4) на I2W b получим

Из уравнений (7.6) и (7.9) следует, что погрешность ТТ зависит от : а) намагничивающего тока 10, а следовательно, от размеров магнит­

ной цепи, магнитной проницаемости, потерь в сердечнике;

б) величины и характера сопротивления вторичной цепи ТТ;

в) вторичного тока ТТ, который зависит от тока нагрузки; г) частоты сети.

Иногда в расчетах ТТ используют понятие «полная погрешность».

Полная погрешность Е представляет собой относительную м.д.с. намагни­ чивания по отношению к первичным ампервиткам, выраженную в процен­

Частичному экспериментальному подтверждению этих выводов и посвящается данная работа. ТТ поверяются на дифференциальнокомпенсирующих приборах типа АИТ, разработанных профессором А.Д.Нестеренко.

На рис. 7.2 показана принципиальная схема аппарата А И Т в режиме использования его для поверки ТТ. Первичные обмотки поверяемого TA X и образцового ТАО, имеющие одинаковые номинальные коэффициенты трансформации, соединены последовательно и подключаются ко вторич­

93

Сборник лабораторных работ по курсу метрологии

ной обмотке нагрузочного трансформатора ТМ1, напряжение на котором регулируется ЛАТРом - TR1.

Обе первичные обмотки обтекаются одним и тем же током I, . Вто­ ричные обмотки соединены также последовательно, и к ним подключено дифференциальное сопротивление г.

При таком включении трансформаторов ток Д1, в дифференциаль­

включении в схему ТТ с неодинаковыми погрешностями вторичные токи их будут несколько отличаться друг от друга и появится ток Д1.

Из векторной диаграммы токов (рис.7.3) видно, что составляющая разностного тока Д1г, совпадающая по фазе с током 120(синфазная состав^ ляющая), при малом угле 8 между и 12Х, практически равна их разно­

сти и характеризует разность погрешностей по току образцового и пове­ ряемого ТТ. Квадратурная составляющая тока Д14, сдвинутая на 90° по от­ ношению к 120, характеризует разность угловых погрешностей ТАО и TAX .

И синфазная, и квадратурная составляющие тока пропорциональны Д1 и будут пропорциональны падению напряжения от Ai на активном со­ противлении г. Для того, чтобы замерить эти составляющие, во вторичную обмотку ТАО включаются два трансформатора ТС1 и ТС2.

94

Лабораторная работа № 7

Рис.7.3 Диаграмма токов в аппарате АИ Т

У ТС2 напряжение на вторичной обмотке, а следовательно и на рео­ хорде F, совпадает по фазе с током 12о- Величина падения напряжения Upo на части реохорда F между движком Р и точкой О зависит от положения движка и составляет

У воздушного трансформатора ТС1 напряжение на вторичной об­ мотке, а следовательно на реохорде D, сдвинуто на 90° по отношению к фазе 12о- Величина падения напряжения Uno на части реохорда D между движком N и точкой О зависит от положения движка и составляет

где В - коэффициент пропорциональности; г5 - сопротивление потенцио­ метра D между точками О и N.

Сумма напряжений, снимаемых с реохордов, включена встречно по отношению к падению напряжения на сопротивлении г. Чувствительный вибрационный гальванометр (В Г) покажет нуль, когда напряжение, сни­

Как видно из этих формул, сопротивления rf и г6, установленные на реохордах при равновесии схемы, пропорциональны разности погрешно­ стей образцового и поверяемого трансформаторов и могут быть соответст­ венно проградуированы в процентах и минутах. Изменение пределов из­ мерения погрешностей ТТ осуществляется включением соответственных ступеней дифференциального сопротивления г .

95

Сборник лабораторных работ по курсу метрологии

Для контроля правильности включения вторичных обмоток ТТ в аппаратах АИ Т предусмотрен указатель тока (У Т ) (рис.7.2) - электромагнит­ ное реле, срабатывающее при резком возрастании тока в дифференциаль­ ной цепи, вызванном неправильным включением обмоток трансформато­ ров тока. В случае срабатывания УТ в его окне появляется белое пятно.

Величины погрешностей fi и 5, поверяемого TAX при измерении аппаратом АИ Т определяются по формулам:

где f о - погрешность по току образцового ТАО; 80 - угловая погрешность образцового ТАО; fa, 6а - отсчеты на шкалах аппарата, соответственно % и мин; v - частота сети (обычно 50 Гц); к - коэффициент, значение кото­ рого при разных пределах берется из табл.7.2.

При подсчете погрешностей необходимо принимать во внимание знаки погрешностей образцового трансформатора и знаки отсчетов по шкалам прибора.

При поверке Т Т представляет интерес определение сопротивлений его нагрузки, поскольку погрешности ТТ зависят от величины и cosip на­ грузки. Принципиальная схема аппарата при измерении сопротивления на­ грузки приведена на рис. 7.4. В этом случае реохорды присоединяются че­ рез вибрационный гальванометр к делителю напряжения ДН, который включается параллельно Z.

Первичные цепи ТС1 и ТС2 включаются последовательно с нагруз­ кой Z во вторичную цепь поверяемого трансформатора TAX . Сопротивле­ ние нагрузки состоит из активной составляющей г п и реактивной х „ . Па­ дения напряжения на составляющих нагрузки равны

96

Лабораторная работа № 7

Обозначив через m отношение напряжения, снимаемого с делителя, к падению напряжения на нагрузке и учитывая, что активная составляю­ щая падения напряжения компенсируется на реохорде F, а реактивная - на

Активная и реактивная составляющие сопротивления нагрузки в аппарате А И Т определяются по следующим формулам:

97

Сборник лабораторных работ по курсу метрологии

где а, р - соответственно, отсчеты по шкалам активных и реактивных со­

противлений; к| - коэффициент, значение которого при разных пределах указано в табл. 7.3.

Полное сопротивление нагрузки и coscp определяются по формулам:

При выборе образцового ТАО пределы его погрешностей, согласно

ГОСТ 8.127-76, не должны выходить за пределы, указанные в табл. 7.4.

Предельные значения погрешностей TAX, согласно ГОСТ 7746-89, не должны выходить за пределы ломаной линии, состоящей из отрезков, проведенных через точки предельных погрешностей, указанных в табл. 7.5.

98

7.4.Применение измерительных трансформаторов

Вданной работе на примере однофазной цепи демонстрируется принцип включения измерительных трансформаторов и измерительных приборов для измерения тока, напряжения, мощности.

TAX

Рис. 7.5. Пример использования измерительных трансформаторов

Измерительная схема приведена на рис. 7.5. Первичная обмотка TA X с зажимами J11, Л 2 включается последовательно с сопротивлением нагруз­ ки первичной цепи Z1HКо вторичным зажимам Hi и И2 последовательно включаются токовые обмотки измерительных приборов. В качестве транс­ форматора напряжения может использоваться лабораторный трансформа-

99