3.4. Измерительные трансформаторы напряжения

Измерительные трансформаторы напряжения работают в режиме, близком к холостому ходу, потому что ко вторичной обмотке транс­форматора подключают приборы с относительно большим внутрен­ним сопротивлением.

На рис. З.П приведена векторная диаграмма трансформатора напряже­ния. Для большей наглядности диаграм­ма построена в предположении, что число витков первичной и вторичной обмоток одинакова (в действитель­ности w 1>ш₂). Это позволяет заменить векторы А1ЦС соответствующими тока­ми, что облегчает рассмотрение причин возникновения погрешностей трансфор­матора.

Последовательность построения век­торной диаграммы трансформатора на­пряжения от тока /₂ во вторичной цепи до тока h в первичной цепи трансфор­матора такая же, как и в трансформа­торе тока.

Векторы напряжений U₂ на вторич­ной обмотке трансформатора и ЭДС Ё₂ находят на основании следующих урав­нений:

!>. = /.<* + /*): }

где R и X — эквивалентные активное и реактивное сопротивления приборов во вторичной цепи; R₂ и Х₂ — активное сопротивление вто­ричной обмоткн и его реактивное сопротивление, обусловленное по­током рассеяния.

Вектор первичного напряжения t/j получен путем сложения по­вернутого на 180° вектора ЭДС Е₂ с напряжениями на активном сопротивлении Ri первичной обмотки трансформатора и его реактив­ном сопротивлении Xi, обусловленном потоком рассеяния

й_х=- Ё_г+)_г (Ri + jxj.

'Гак как /|=/о—/₂, а также учитывая (3 2), получаем: и_у =- и\ + /₀ R_t + /₀ / X, V₂ (R_t + R₂)-V₂ (X, + Х₂). (3.3)

Из (3 3) следует, что вектор первичного напряжения Ui не равен вектору вторичного напряжения U₂, несмотря на то что было приня­то wi~w₂. Отличие напряжений Ui и U₂, а следовательно, погреш­ности напряжения у и и угловая 6v зависят от токов /₂ и /₀ и со­противлений обмоток трансформатора.

Наибольшее влияние на погрешности оказывает нагрузка во вто­ричной цепи трансформатора.

Рис. 3 12. Зависимость погрешностей трансформатора напряжения от нагрузки при разных cos ср₂.

На рис. 3.12 приведены типичные графики погрешностей транс­форматора напряжения с номинальной мощностью 50 В-А в зависи­мости от мощности во вторичной цепи при разных cos ср, т. е. при разном характере нагрузки вторичной цепи. Начиная с некоторого значения мощности, погрешности непрерывно увеличиваются. Во вто­ричную цепь нужно включать такое количество приборов, чтобы по­требляемая ими мощность не превышала номинальной мощности трансформатора, обычно указываемой на его щитке.

Ток /₀ значительно меньше тока /₂ и поэтому согласно (3 3) ока­зывает на погрешности трансформатора относительно небольшое влияние. Увеличивая ток /о, повышают магнитную индукцию в маг­ннтопроводе до 0,6—1,0 Тл, что значительно больше, чем в транс­форматорах тока. Увеличение магнитной индукции позволяет при

заданном напряжении на вторичной обмотке снизить число витков в обмотках трансформатора. В результате при неизменной площади сечения обмоток можно значительно увеличить сечение проводников и уменьшить сопротивления обмоток Ri и при этом плотность тока в проводниках обмоток уменьшится по сравнению с силовыми трансформаторами почти в 10 раз и составит 0,1—0,3 А/мм².

Магнитопроводы трансформаторов обычно изготовляют из луч­ших сортов кремнистой стали Благодаря этому уменьшаются реак­тивные сопротивления Xi и Х₂, обусловленные соответственно пото­ками рассеяния первичной и вторичной обмоток трансформаторов,

и, кроме того, )меньшаются ток холостого хода и потери в маг- иитопроводе.

Согласно ГОСТ 1983-77Е и ГОСТ 23625-79 стационарные трансформаторы напряжения де­лятся на классы точности 0,2; 0,5; 1 и 3, а лабораторные — на клас­сы 0,05. 0,1 и 0,2

Стационарные трансформато­ры напряжения изготовляются на номинальные первичные напряже­ния до сотен киловольт при вто­ричном напряжении 150, 100 н В. Номинальные мощ­ности составляют от 5 до 1200 В-А

По внешнему виду и устрой­ству трансформаторы напряжения мало отличаются от силовых трансформаторов на небольшие мощности. Лабораторные транс­форматоры чаще ессго бывают переносными на несколько преде­лов измерения

Для трехфазных цепей изготовляются трехфазные трансформа­торы напряжения (рис 3 13). На трех стержнях магннтопровода располагаются три первичные и три вторичные обмотки. Первичные обмотки присоединяются к трехфазной цепи, к выводам вторичных обмоток присоединяются измерительные приборы

По виду охлаждения трансформаторы напряжения делятся иа сухие (для напряжений до 3 кВ) и трансформаторы с заливкой мас­лом или изолирующей массой (для напряжений 3 кВ и выше).