Содержание отчета

1. Наименование и цель работы.

2. Основные расчетные формулы.

3. Схема установки.

4. Таблицы с экспериментальными и расчетными величинами.

5. Графики относительной погрешности приборов.

6. Выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Для измерения каких величин используются амперметры и вольт­метры с магнитоэлектрическим измерительным механизмом?

2. Назовите способы расширения пределов измерения измерительных приборов?

3. Укажите преимущества и недостатки различных способов расшире­ния пределов измерения.

4. Как рассчитывается сопротивление шунта и добавочного резистора?

5. Как определяется внутреннее сопротивление прибора при использо­вании шунтов и добавочных резисторов?

6. Как определяется относительная погрешность измерения тока?

7. Как определяется относительная погрешность измерения напряжения?

8. Почему делители напряжения уменьшают температурную погреш­ность вольтметра?

9. В каких цепях должно быть учтено потребление мощности измери­тельными приборами?

Библиографический список

1. Кравцов, А. В. Метрология и электрические измерения: учеб. для ву­зов / А. В. Кравцов - М.: Колосс, 1999. - 216 с.

2. Демидова-Панферова, Р. М. Задачи и примеры расчетов по электроизме­рительной технике: учеб. пособие для вузов / Р. М. Демидова-Панферова, В. Н Малиновский, Ю. С. Солодов. -М.: Энергоатомиздат, 1990. - 192 с.

3. Основы метрологии и электрические измерения / ред. Е. М. Душин. -Л.: Энергоатомиздат, 1987. - С. 101-113.

4. Котур, В. И. Электрические измерения и электрические приборы учеб. для техн. / В. И. Котур, М. А. Скомская, Н. Н. Храмова. - М.: Энерго атомиздат, 1986. - 400 с.

5. Электрические измерения / ред. А. В. Фремке, Е. М. Душин. - Л. Энергия, 1980.-С. 79-101.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

Исследование измерительных трансформаторов тока и напряжения

Цель работы: ознакомиться с работой измерительных трансформато­ров, исследовать характеристики измерительных трансформаторов.

Краткие теоретические сведения

Для расширения пределов измерения на переменном токе наибольшее распространение получили измерительные трансформаторы тока(ИТТ) и на­пряжения (ИТН). Их преимуществом является то, что они преобразуют большие первичные токи (напряжения) в относительно малые токи (напря­жения), допустимые для измерений приборами с небольшими пределами из­мерений (5 А, 100 В).

Кроме расширения пределов измерения, измерительные трансформаторы осуществляют гальваническое разделение измерительных приборов и цепей высокого напряжения, что обеспечивает безопасность работы обслуживающего персонала. С точки зрения техники безопасности, существенным является тре­бование закорачивания вторичной обмотки трансформатора тока при различ­ных переключениях в ее цепях, т.к. при разомкнутой вторичной обмотке в ней будет индуцироваться ЭДС, достигающая опасных значений (2 кВ и выше).

Измерительные трансформаторы состоят из двух изолированных друг от друга обмоток: первичной - с числом витков w1 и вторичной w₂, поме­щенных на ферромагнитном сердечнике (рис. 4.1).

В трансформаторах тока, как правило, первичный ток I1 больше вто­ричного I₂, поэтому в них w1 < w_{2 .}В трансформаторах напряжения первич­ное напряжение U1 больше вторичного U₂, поэтому в них w1 >w₂. По пока­заниям приборов, включенных во вторичные обмотки, можно определить значение измеряемых величин первичного тока и первичного напряжения.

U₁=Кu*U₂, I₁=K₁*I₂ (4.1)

где К_I и К_U — действительные коэффициенты трансформации измерительных трансформаторов.

Значение действительного коэффициента трансформации не является постоянным и зависит от режима работы трансформатора, т.е. измеряемого тока или напряжения, сопротивления вторичной обмотки, частоты тока. По­этому на практике пользуются номинальным коэффициентом трансформа­ции, который для данного трансформатора является величиной постоянной. Для ИТТ номинальный коэффициент трансформации обозначают, для ИТН -K_Uh . Тогда приближенное значение измеренного тока и напряжения

I₁=К_IHI₂, U₁=K_UHU₂. (4.2)

Относительная погрешность вследствие неравенства действительного и номинального коэффициента трансформации может быть определена для трансформатора тока по формуле

, (4,3)

для трансформатора напряжения

, (4,4)

Погрешность f1 называется токовой погрешностью, a f_U — погрешно­стью напряжения. Кроме токовой погрешности и погрешности по напряже­нию, у измерительных трансформаторов имеется угловая погрешность 5.

Из теории трансформаторов известно, что в идеальном случае вектор вторичного тока (напряжения U₂) сдвинут по фазе относительно вектора пер­вичного тока I₁ (напряжения U1 в ИТН) на 180°. В реальном трансформаторе угол между повернутым на 180° вектором вторичной величины (-I₂ или -U2) и соответствующим вектором первичной величины (I₁ или U1) не будет ра­вен нулю, и составляет угол 8, который называется угловой погрешностью трансформатора (рис. 4.2). Погрешность считается положительной, если по­вернутый на 180° вектор вторичной величины опережает вектор первичной величины, а если отстает, то погрешность считается отрицательной.

Рис. 4.2. Схема включения ИТТ и ИТН

Угловая погрешность измерительных трансформаторов тока 8j, и на­пряжения д_и оказывает влияние на показания таких приборов, отклонение подвижной части которых зависит от фазы между токами в цепях этих при­боров (ваттметры, счетчики, фазометры).

Поверку измерительных трансформаторов проводят с помощью образ­цовых измерительных ТТ и ТН дифференциальным нулевым методом. Класс точности приборов устанавливается по относительной погрешности. ИИТ подразделяют на следующие классы точности: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 3,0; 10,0. ИТН подразделяются на классы точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 3,0; 10,0. Для трансформаторов класса точности 3,0 и 10,0 нормируется только токовая погрешность, для ИТН - погрешность напряжения. Для этих транс­форматоров величина погрешности не должна превышать ±3 % и ±10 % со­ответственно. Для трансформаторов более высоких классов точности допол­нительно нормируется угловая погрешность 8 в градусах при изменении пер­вичной величины от 50 до 120 % от номинального значения.