3 5. Измерительные трансформаторы постоянного тока

Рис. 3 13. Схема устройства и включения трехфазного транс­форматора напряжения

Измерительные трансформаторы постоянного тока применяются для измерения очень больших токов, обычно свыше 6 кА. Такие токи встречаются, например, в алюминиевой промышленности, и шунты для них получаются весьма громоздкими н дорогими. Достоинством трансформаторов постоянного тока является безопасность их приме­нения в цепях с высоким напряжением, так как вторичные обмотки изолированы от первичных.

Принцип действия измерительных трансформаторов постоянного тока существенно отличается от обычных измерительных трансфор­маторов.

Рис. 3.14. Принципиальная схема измерительного транс­форматора постоянного то­ка.

На рис. 3.14 изображена принципиальная схема такого транс­форматора. Он состоит из двух совершенно одинаковых кольцевых магнитопроводов I и II, изготовленных из материала с высокой маг­нитной проницаемостью (например, из пермаллоя). Первичные об­мотки w\ наматывают на оба магнитопровода в одном направлении, соединяют последовательно и подключают к источнику измеряемого постоянного тока 1_Х. Обычно первичными обмотками служит токо­несущая шина, продетая в отверстия магнитопроводов; в этом случае wi=I. Вторичные обмотки ш₂, намотанные на магнитопроводах в противоположных направлениях, соединяют последовательно и через амперметр переменного тока подключают к вспомогательному источ­нику переменного напряжения.

На рис. 3.15 приведена кривая намагничивания магнитопроводов Ф=F(Iw), где Ф — магнитный поток. На этой кривой точкой А обо-

	А
f	1 1 1
I	I I т 1ь}

Ь 1_ящ

Рис. 3.15. Кривая намагничива­ния магнитопроводов транс­форматора постоянного тока.

h 1 ^Т *XW2 *
	г
0		J		ь

Рис. 3.16. Характер кривой из­менения тока во вторичных об­мотках трансформатора посто­янного тока.

значено значение потока Ф_, соответствующего МДС I_xw_h обуслов­ленной измеряемым током /*.

Измеряемый ток 1_Х, протекая по первичной обмотке, создает в обоих магнитопроводах одинаково направленные и равные магнит­ные потоки Ф— Пусть в данный момент времени переменный ток 1ч, протекающий по обмоткам ш₂, имеет такое направление, что по­ток Ф в магннтопроводе I, созданный МДС /₂ш₂, совпадает по на­правлению с потоком Ф_, тогда в магннтопроводе 11 эти потоки бу-

дут направлены в противоположные стороны, так как обмотки w₂ включены встречно.

Несмотря на то что в магнитопроводе / МДС измеряемого тока IxWi и переменного тока /₂ш₂ совпадают, практического увеличения магнитного потока в магнитопроводе не происходит, так как магни- топровод уже был насыщен постоянным магнитным потоком Ф_, при этом ЭДС, наводимая во вторичной обмотке первого магнитопрово- да, равна:

dO

Иной процесс будет иметь место в обмотке w₂ второго магнито- провода. При возрастании тока /₂ в обмотке рабочая точка А пере­мещается по кривой намагничивания влево. Пока магнитопровод остается насыщенным (примерно до точки В), увеличение тока не вызывает заметного изменения магнитного потока. Однако как толь­ко точка А переместится в область ОВ, т. е. МДС I₂w₂ станет близ­кой к МДС I_xw_u магнитный поток в магнитопроводе начнет резко уменьшаться, и в обмотке ш₂ появится ЭДС, противодействующая дальнейшему увеличению тока /₂. В результате рост тока /₂ почти полностью прекращается (рис. 3.16), а его максимальное значение может быть определено из уравнения

max ^w2 ~ lx^wl>

ИЛИ

I₂max ^ Iх lw₂. (3.4)

Так как сердечник I насыщен, то его обмотка ш₂ на ток /₂ прак­тически не влияет.

В течение следующего полупериода, когда переменный ток, а следовательно, и наведенные им потоки Ф„ изменят свое направле­ние, магнитопроводы / и II поменяются ролями.

Отметим, что если форма кривой намагничивания близка к идеальной прямоугольной (кривая ОтА на рис. 3.15), активное со­противление цепи переменного тока мало, а переменное напряжение достаточно велико, то форма кривой тока h очень близка к прямо­угольной и максимальное его значение согласно (3.4) почти не зави­сит от напряжения и частоты источника питания. При прямоугольной форме кривой тока /₂ его среднее значение равно максимуму. Сред­нее значение тока измеряют амперметром выпрямительной системы.

Отечественной промышленностью выпускаются трансформаторы постоянного тока типа И-58М на номинальные первичные токи от 15 до 70 кА. Они имеют класс точности 0,5.