лаба_10

Лабораторна робота № 10

ПЕРЕВІРКА ТЕХНІЧНИХ ТРАНСФОРМАТОРІВ СТРУМУ ТА ВИМІРЮВАЛЬНИХ КЛІЩІВ

1 МЕТА РОБОТИ

1.1 Вивчити будову та принцип дії вимірювальних трансформаторів струму.

1.2 Ознайомитись з вимірюванням великих змінних струмів за допомогою лабораторних трансформаторів струму та вимірювальних кліщів

1.3 Ознайомитись з правилами перевірки технічних трансформаторів струму і вимірювальних кліщів.

1 ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Вимірювальні трансформатори струму призначені для перетворення вимірюваних змінних струмів у струми, зручні для вимірювання звичайними стандартними приладами, і відокремлення (гальванічного розв’язування) кіл вимірювальних приладів від кіл, що знаходяться під вищою напругою.

Первинна обмотка трансформатора струму має невелике число витків і вмикається послідовно з навантаженням в електричну мережу. У коло вторинної обмотки трансформатора струму вмикаються послідовно струмові кола приладів, межі вимірювань яких при цьому розширюються.

Режим роботи трансформатора струму дуже близький до режиму короткого замикання ( опір струмових кіл вимірювання приладів малий ).

Сила струму в первинному колі трансформатора струму залежить від споживача (навантаження) і може змінюватись від нуля до номінального значення, а при короткому замиканні в колі - перевищувати його в десятки і сотні разів. Величина струму в первинному колі трансформатора струму не залежить від величини опору його вторинного кола.

При нормальному режимі трансформатора струму результуюча намагнічувальна сила (НС) Іо Wо і магнітний потік Фо в осерді не значні, тому що НС вторинного кола Іо Wо компенсує більшу частину НС первинного кола:

Отже, у вторинній обмотці індукується мала ЕРС, необхідна для покриття активних втрат вторинного кола. При номінальному режимі роботи трансформатора струму НС І0W1 звичайно становить не більше 1% від НС І1W1 або І2W2. При великій потужності в колі первинного струму розімкнення вторинного кола трансформатора струму викличе значне збільшення Фо, тому що в цьому випадку:

режимом, оскільки зростання потоку в осерді приводить до значного збільшення ЕРС (до сотень вольт), що небезпечно для обслуговуючого персоналу, а також призводить до зростання втрат на перемагнічування і вихрові струми, що може викликати перегрівання осердя та ізоляції вторинної обмотки трансформатора струму. Тому вторинна обмотка трансформатора струму завжди повинна бути замкнена на струмову обмотку вимірювального приладу або накоротко.

На паспортному щитку кожного трансформатора струму(рис.10.1) вказуються його основні номінальні дані: первинний і вторинний струми, навантаження, клас точності і частота мережі. Номінальне значення первинного струму знаходиться в межах від 0,1 А до 40 кА.

Рис.10.1. Трансформатори струму

Номінальне значення вторинного струму стандартизоване і приймається 5 А (допускається також значення 1 А та 10А ).

Відношення номінального первинного струму І1Н до номінального вторинного струму І2Н називається номінальним коефіцієнтом трансформації трансформатора струму:

Відношення дійсного значення первинного струму І1 до дійсного значення вторинного струму І2 називається дійсним коефіцієнтом трансформації трансформатора струму:

при: I1 = I1H; I2 = I2H; Z2 = Z2H; при всіх інших навантаженнях Кд = Кн.

Однак, на практиці при визначенні вимірюваного первинного струму користуються не дійсним коефіцієнтом трансформації, величина якого звичайно невідома і змінюється із зміною первинного струму і вторинного навантаження Z2, а номінальним коефіцієнтом трансформації КН. Тобто, визначають деяке значення первинного струму І1вим = І2 Кн . яке відрізняється від дійсного І1.

Різниця міх виміряним і дійсним значеннями первинного струму, віднесена до дійсного значення і виражена в процентах, називається струмовою похибкою трансформатора струму або похибкою коефіцієнта трансформації:

Струмова похибка трансформатора струму визначає його клас точності. Величина струмової похибки залежить від режиму роботи трансформатора струму , в тому числі від опору його вторинного кола (навантаження). Навантаження трансформатора струму визначається сумою опорів проводів і струмових котушок приладів, приєднаних до затискачів його вторинного кола. Значення номінального навантаження зазначається на паспорті трансформатора у вигляді повного опору Z2н вторинного кола:

де Sн - номінальна потужність трансформатора струму.

При номінальному вторинному струмі трансформатора І2н = 5А нормовані значення номінальних опорів дорівнюють:0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,05; 1,2; 2,0 Ом, а при номінальному вторинному струмові 1А - відповідно 5, 10, 15 Ом. При збільшенні навантаження (опору), вказаного в паспорті, клас точності трансформатора струму буде нижчий від того, на яке він розрахований.

Окрім похибки за струмом у трансформатора струму є ще й кутова

похибка , під якою розуміють кут між вектором первинного струму і повернутим на 180° вектором вторинного струму.

За точністю трансформатори струму поділяються на:

-лабораторні: класів точності 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2;

-технічні: класів точності 0,2; 0,5; 1; 3; 10.

У лабораторній роботі для точного вимірювання струму і перевірки технічних трансформаторів струму використовується лабораторний трансформатор струму типу УТТ-5 (клас точності 0,1; номінальне навантаження 0,2 Ом ; частота 50 Гц ).

Трансформатор струму УТТ-5 призначений для перетворення струму 15, 50 А в струм 5А. Кільцева форма його осердя дозволяє намотати на трансформатор додаткову зовнішню обмотку для розширення меж вимірювань первинного струму до 100, 200, 300 і 600А.

Номінальне значення намагнічувальної сили у трансформаторі струму УТТ-5 становить 600 ампер-витків.

Струмовимірювальні кліщі типу Ц4505М(рис.10.3) мають п’ять меж вимірювання струму: 10, 25, 100, 500, 1000 А, дві межі вимірювання напруги:

300 і 600 В, а також можуть вимірювати опір до 2кОм. Кліщі можуть використовуватися в мережах змінного струму напругою до 600 В.

Дворучні вимірювальні кліщі (рис.10.4) для електроустановок від 2 до 10 кВ мають розмір ізольованої частини не менш 38 см, ручок понад 13 см. Конструкція таких кліщів передбачає користування кліщами за допомогою двох рук. Рукоятки приладу виготовлені з ізоляційного матеріалу. При користуванні такими кліщами треба дотримуватися правил техніки безпеки під час роботи під високою напругою (застосовувати ізолюючі діелектричні килимки, боти, рукавиці).

Рис. 10.4. Дворучні струмовимірювальні кліщі КЭИ-1

Останнім часом набули поширення цифрові кліщі-мультиметри(рис.10.5), які поряд із вимірювання струму можуть вимірювати потужність, напругу, опір.

Рис. 10.5. Цифрові струмовимірювальні кліщі-мультиметр.

3 ПОСЛІДОВНІСТЬ ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1. Вивчити будову та принцип дії вимірювальних трансформаторів струму і вимірювальних кліщів.

балістичного гальванометра за схемою, яка показана на рис. 10.6.

Для цього послідовно в первинну обмотку досліджуваного трансформатора ТА1 вмикають акумуляторну батарею GB(Е = 6 В), реостат R (30 Ом, 5А) і вимикач S, а у вторинну магнітоелектричний прилад (мілівольтметр 0 - 75 мВ). При цьому позитивний затискач батареї і позитивний затискач міліамперметра повинні бути приєднані до однойменних затискачів трансформатора струму ТА1 (наприклад Л1, Л2). Якщо затискачі вимірювального трансформатора позначені правильно, то при увімкненні вимикача S, в період встановлення в первинній обмотці постійного струму І1, ЕРС, індукована у вторинній обмотці, викличе короткочасний струм І2, тобто короткочасне (балістичне) позитивне відхилення стрілки мілівольтметра (вправо).

S GB

Рис. 10.6. Схема для визначення "початків" і "кінців" обмоток трансформатора струму

При неправильному позначенні затискачів увімкнення вимикача S викличе відхилення стрілки вліво.

4.Скласти схему для проведення досліду (рис. 10.7).

5. Визначити номінальні коефіцієнти трансформації трансформатора струму, який перевіряють (ТА1) та зразкового (ТА2) за формулою 10.4.

струмовимірювальних кліщів, наданих викладачем.

Для цього за допомогою ЛАТРа плавно підвищувати напругу, встановлюючи струм І2, що відповідає оцифрованим значенням амперметра РА1 і струмовимірювальних кліщів Ікл.

Рис. 10.7. Електрична принципова схема для перевірки трансформатора струму та струмовимірювальних кліщів.

Покази зразкового амперметра РА2 (І2зр ), значення струмів І1 та І2 занести до табл. 10.1.

Перевірка вимірювальних кліщів зводиться до перевірки їх разом із трансформатором струму.

Результати перевірки трансформатора струму ТА1 занести до таблиці 10.1, а вимірювальних кліщів - до таблиці 10.2.

Позначення у таблицях:

І2 - струм у вторинному колі трансформатора струму, який перевіряють (покази амперметра РА1);

І2зр - струм у вторинному колі зразкового трансформатора струму УТТ- 5(покази амперметра РА2);

І1=І2зр*Кном.зр - струм первинного кола трансформатора струму, який перевіряють, і вимірювальних кліщів.

Кд, Кном - дійсний і номінальний коефіцієнти трансформації трансформатора струму, який перевіряють; д

γ - відносна струмова похибка трансформатора струму, який перевіряють;

Ікл - первинний струм, вимірюваний струмовимірювальними кліщами(покази кліщів);

струмовимірювальних кліщів.

Контрольні запитання і завдання

1.Для чого застосовують вимірювальні трансформатори струму?

2.Які правила увімкнення вимірювального трансформатора струму у вимірювальне коло і як визначають правильність маркування його затискачів?

3.Які характерні особливості режиму роботи вимірювального трансформатора струму відрізняють його від інших трансформаторів?

4.Які особливості вимірювання великих змінних струмів за допомогою лабораторних трансформаторів струму?

5.У яких випадках застосовують роз'ємні вимірювальні трансформатори (вимірювальні кліщі)?

6.Чому при використанні трансформаторів струму вторинна обмотка завжди повинна бути ввімкнена в струмову обмотку вимірювального приладу або замкнена накоротко?

7.Скільки і які вимірювальні прилади можна увімкнути в коло вторинної обмотки трансформатора струму?

8.Яких класів точності випускаються струмовимірювальні кліщі?

9.Як за допомогою лабораторного трансформатора струму УТТ-5 виміряти струм?

10.Які номінальні значення вторинного струму трансформаторів струму стандартизовані?

11.Як визначається клас точності трансформатора струму і струмовимірювальних кліщів ?