7. Измерительные тр-ры тока и напряжения. Схемы включения приборов ч.З измерительные тр-ры.

Измерительные трансформаторы применяются для изоляции измерительных приборов от высокого напряжения и расширения пределов измерения вольтметров и амперметров.

Схема включения измерительного тр-ра напряжения.

Измерительные тр-ры делятся на тр-ры напряжения и тока. Соединение обмоток по группе 12.

Вторичное номинальное напряжение у всех тр-ров напряжения согласно ГОСТ равно 100 В.

До 6 кВ тр-ры напряжения изготавливаются сухими, т.е. с естественным охлаждением. Свыше 6 кВ тр-ры напряжения изготавливаются жидкостными.

Измерительные приборы, работающие с измери­тельными трансформаторами, градуируются с учетом коэффициента трансформации: К=w₁/w₂.

Трансформатор тока со стороны первичной обмотки включается как амперметр (рис. 1.33а).

Схема включения измерительного тр-ра тока ;

При большой величине сопротивления в измеритель­ной цепи нарушается это приближенное равенство и точность показаний прибора, обмотка которого питается от измерительной цепи трансформатора тока, ухудшается.

Чем меньше магнитное сопротивление магнитной цепи, тем меньше (согласно закону Ома для магнит­ной цепи) должен быть ток намагничивания I₁₀ для создания потока Ф_1m, определяющего необходимую величину E₂. Вместе с тем уменьшается и величина тока I₁, при которой выполняется приближенное равенство с требуемой точностью. Поэтому сердечник трансформатора тока обычно выполняется из мате­риала с высокими магнитными характеристиками, например пермаллоя (рис. 1.33б).

Нельзя размыкать измерительную цепь трансформа­тора тока, т. к. ток намагничивания I₁₀ резко увеличи­вается, вызывая резкое увеличение, до 1,5 кВ, выходного напряжения, что очень опасно для обслу­живающего персонала.

Показания ваттметра необходимо умножить на два коэффициента: К- коэффициент трансформации трансформатора напряжения и К_i- коэффициент трансформации трансформатора тока:

.

8. Уточненная схема замещения тр-ров, векторная диаграмма. Изменение вторичного напряжения, потери и кпд тр-ра. Внешняя хар-ка тр-ра.

Электрические цепи с тр-ми сложно рассчитывать из-за магнитной связи между обмотками. Поэтому тр-ор представляют схемой замещения, в которой магнитная связь заменяется электрической цепью. С этой целью обе обмотки «приводят» к одному числу витков, обычно к числу витков первичной обмотки. Приведенные параметры вторичной цепи обозначают буквами со штрихом.

Применение схемы замещения трансформатора предполагает, что мощности:

передаваемая во вторичную цепь, отдаваемая приемнику, затрачиваемая на нагрев обмотки не изменяются.

Так как , то , то .

Равенство ЭДС первичной и вторичной обмоток позволяет объединить их электрические цепи в одну цепь. Этот участок цепи называют ветвью намагничивания. В ней R₀ – активное сопротивление, учитывающее потери мощности в стали, X₀ – реактивное сопротивление, обусловленное основным магнитным потоком. В силу равенства w₁=w’₂ на векторной диа­грамме показаны не МДС, а токи .

Согласно второму закону Кирхгофа уравнения для первичных и вторичных цепей в комплексной форме имеют вид

Этим уравнениям соответствует векторная диаграмма, построенная для активно-индуктивной нагрузки φ₂>0. Из анализа диаграммы при переменной нагрузке следует, что с увеличением вторичного тока увеличиваются ток первичной обмотки и коэффициент мощности.

Внешняя характеристика трансформатора представляет собой зависимость между вторичным напряжением и током нагрузки при заданном первичном напряжении U₂=f(I₂) при U₁=const.

Изменение вторичного напряжения определяют в процентах: .

По известному значению ΔU% определяют вторичное напряжение: U₂=U_2н(1- ΔU%/100).

Баланс мощности трансформатора выражается равенством: Р₁=Р₂+ΔР= Р₂+Р_м+Р_э,

где Р₁ – активная мощность, подведенная к первичной обмотке; Рм – мощность магнитных потерь; Р_э – мощность электрических потерь в обмотках.

Так как Ф_м=const, то мощность магнитных потерь не изменяется и при номинальном напряжении составляет 1…2 % от номинальной мощности. Мощность потерь в обмотках зависит от нагрузки, так как Р_э=I²₁R_к..

КПД трансформатора:

Так как , при опытах ХХ и КЗ было получено Р_м=Р₁₀; Рэ=Р_1к= I²₁R_к=β² I²_1нR_к= β² Р_кн; .

С увеличением нагрузки КПД сначала быстро возрастает, при нагрузке 50…70 % от номинальной достигает максимального значения и затем уменьшается. Максимальный КПД силовых тр-ов достигает 99,5 %.