ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 180
Скачиваний: 4
Вектор н. с. IxWj получен сложением вектора н. с. Т0и\ |
с поверну |
|||
тым на 180° вектором н. с. — I2w2, т. е. |
|
|
||
|
ïwx = |
+ (— |
hwi) |
|
пли |
|
|
|
|
При номинальном |
режиме |
работы |
трансформатора |
тока и. с. |
Iuwx обычно составляет |
не более 1 "о от н. с. I1wl (или I2w2). |
При до |
||
статочной мощности цепи первичного тока размыкание вторичной
цепи трансформатора |
тока |
вызовет значительное увеличение Ф0 , |
так как в этом случае |
Inwl |
= hwi- Размыкание этой цепи относится |
к аварийному случаю, потому что возрастание потока в сердечнике приводит к большому увеличению э. д. с. (до нескольких сотен вольт), что опасно для обслуживающего персонала и может вызвать электри ческий пробой изоляции обмоток. Кроме того, увеличение потока сопровождается ростом потерь на перемагничивание и вихревые токи, повышением температуры сердечника, а следовательно, и обмоток и может служить причиной термического разрушения их изоляции.
Для выяснения того, какие факторы и в какой степени влияют на правильность работы трансформатора тока, выведем уравнения то
ковой погрешности fj и угловой погрешности о/. |
|
|
||||||
Из треугольников ОВС и ОАС (рис. 46) |
имеем |
|
|
|||||
j |
|
OB |
_ /м>п + f(tw1 cos |
(<р„ — \р2) |
' |
|
||
1 |
1 |
COS êj |
|
cos ô 7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где фо — угол между векторами I0wx |
и Iawx; |
% — угол между векто-' |
||||||
рами I.2w2 и э. д. с. |
Е2. |
|
|
|
|
|
|
|
Поскольку угол о/ мал (не более 1°), то можно положить cos о/ я « |
||||||||
я « 1. Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
j |
1&>ъ + 1<Р\ COS (фо —'Фа) |
|
|
|
|||
|
І |
х ~ |
5Г~" |
• |
|
|
с 1 ) |
|
Действтттельный |
коэффициент |
трансформации |
трансформатора |
|||||
тока |
|
J2 |
" и>і |
h |
|
|
|
(72) |
|
1 |
|
|
|
||||
|
кг |
= • |
|
|
|
|
|
|
|
|
/2 |
Ц>х |
|
|
|
|
|
Токовая погрешность |
|
|
|
|
|
|
||
/ j = ^ H _ ^ 1 0 0 ^ ( l - ^ - 1 0 0 ) , |
[ % ] , |
(73) |
||||||
так как в знаменателе можно заменить к/ на kjH |
ввиду того, что они |
|||||||
мало отличаются друг от друга. |
|
|
|
|
|
|||
Подставляя в выражение (73) значение из (72), |
получим |
|
||||||
|
І - І Г Г - - Г"СѴЦТЬ) |
1 0 0 ' |
№ |
(74) |
||||
94
|
Выражение для угловой погрешности о/ можно вывести |
из |
той |
|||||||
же |
диаграммы |
(рис. 46): |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
ter fi —ВС— |
Tnwi s i n (Фо — ^г) |
|
|
(ггл |
||
|
|
|
|
Ь |
1 |
OB ~ |
Im, -f- /„Ü-! соя (ф„ - г)-.,) ' |
|
1 |
; |
|
Так |
как /„ |
составляет небольшую величину от /о, |
и\ |
<^ «'2 и |
|||||
cos |
(фо |
— |
г|)2) <С 1, |
то |
вторым |
слагаемым в знаменателе |
выражения |
|||
(75) можно пренебречь. Кроме того, ввиду малости угла Ьі можно
положить tg о/ «s* о/. |
Тогда |
, ;" — |
|
|
|
|
|
б/ = |
— |
, |
рад |
|
|
|
с |
Імх |
sin (фо |
гЬ) |
|
|
или |
|
|
|
|
|
|
ô = |
3438 / о ^яіпст,, - ^ ) |
м и н > |
( 7 С ) |
|||
Из векторной диаграммы и уравнений погрешностей можно сделать следующие выводы.
Погрешности трансформатора тока увеличиваются по мере воз
растания |
намагничивающей силы I0wi. |
Токовую погрешность |
для |
|
одного значения І2 |
можно свести к нулю, для этого необходимо |
вы |
||
полнить |
условие, |
вытекающее из уравнения (74): |
|
|
|
|
/0COS (фо —\|!2) _ J |
W2 |
|
что обычно и делается подбором числа витков w2 |
вторичной обмотки. |
||
Для других значений тока / 2 погрешность не будет равна |
нулю, так |
||
как ток І0 |
изменяется не пропорционально току |
І2. |
|
Ток Ід |
зависит от качества материала сердечника, его |
размеров, |
|
числа витков, а также от характера и величины нагрузки во вторич ной цепи.
Значение І0 будет тем меньше, чем выше магнитная проницае мость материала сердечника и чем меньше в нем потери на гистерезис и вихревые токи. Ток І0 также будет уменьшаться с сокращением длины магнитопровода и увеличением его сечения, так как при этом уменьшается магнитное сопротивление сердечника.
Уменьшение магнитной индукции тоже приводит к уменьшению І0, поэтому в обычных измерительных трансформаторах тока (нескомпенсированных) значения индукции значительно меньше, чем в силовых трансформаторах, и составляют величину порядка 0,05— 0,15 Т.
Увеличение сопротивления вторичной обмотки и возрастание
нагрузки, т. е. включение |
большого числа |
приборов, |
приводят |
к повышению э. д. с. Е2, что |
в свою очередь |
увеличивает |
ток 10 и |
погрешности. |
|
|
|
Соотношение между активной и реактивной составляющими сопротивления вторичной обмотки, а также параметры включенных в нее приборов влияют как на величины погрешностей // и о/, так и на их знаки. Угол ф0 практически остается неизменным, в то время
95
как угол iji2 зависит от соотношения между индуктивным и активным сопротивлениями обмотки и приборов.
При |
возрастании |
индуктивного сопротивления нагрузки |
угол |
||
•ф2 увеличивается, что приводит к увеличению |
токовой погрешности |
||||
fi и к |
уменьшению |
угловой погрешности ö i t |
так как cos (ф0 |
|
і|?г) |
при этом растет, a sin (ф„ — ір2) уменьшается |
[см. уравнения |
(74) и |
|||
(76)1. |
|
|
|
— |
|
l i a |
рис. 47 даны типичные для трансформаторов |
тока кривые токовой по |
|||
грешности /г и угловой |
погрешности öj в зависимости от тока / 2 при различных |
||||
значениях нагрузки z во вторичной цепи и при различном характере, в частности при ооз <г2 = 1)0 и cos ф2 = 0,6.
|
|
Рис. 47. Погрешности трансформатора тока в зависи |
||||
|
|
мости от величины и характера |
нагрузки |
|
|
|
В табл. 6 приведены допустимые погрешности |
стационарных |
трансформато |
||||
ров тока |
для всех классов. |
|
|
|
|
|
Д л я |
переносных многопредельных измерительных |
трансформаторов |
||||
(ГОСТ |
9032—69 «Трансформаторы |
измерительные |
лабораторные») |
установлены |
||
классы |
точности трансформаторов |
тока 0,01; 0,02; 0,05; ,0,1; 0,2. |
Измерительные |
|||
трансформаторы (лабораторные) должны изготовляться на номинальную частоту или область номинальных частот, выбираемых из определенного ряда, с край ними значениями частот 25 Гц 10 кГц . Трансформаторы тока изготавливаются
на различные номинальные значения первичного тока, лежащие в |
пределах |
|
от 0,1 А до 30 кА, и на |
номинальное значение вторичного тока 5 А. Д л я частоты |
|
— |
|
|
50 Гц допускается изготовление трансформаторов тока на номинальный |
вторич |
|
ный ток 1 и 2 А. |
|
|
Трансформаторы тока, предназначенные для внутренних и наружных уста новок переменного тока частоты 50 Гц (ГОСТ 7746—68), делаются на номиналь ные первичные токи от 1 А до 40 кА и номинальные вторичные токи 1 *; 2*; 2,5; 5 А. Они делятся на классы точности, указанные в табл. С.
* При номинальном вторичном токе до 3 000 А,
96
Класс |
Величины |
первич |
ного тока |
в про |
|
точности |
центах |
от |
номинального
|
|
|
|
|
Таблица в |
Предельные |
значения |
Предел |
вторичной |
||
|
|
|
|||
токовой погреш |
угловой |
погреш |
нагрузки |
и процен |
|
тах от |
номинальной |
||||
ности, % |
ности, |
мин |
(при |
cos ф = 0,8) |
|
0.2 |
О г |
120 |
до |
100 |
+ |
0.20 |
+ 10 |
|
|
|
|
|
|
20 |
|
-i |
0.35 |
+ |
15 |
25 |
- |
100 |
|
|
|
|
10 |
|
± |
0,50 |
± 2 0 |
|
|
|
|
|
От |
120 |
до |
100 |
1- 0.50 |
+ |
30 |
|
|
|
|
0,5 |
|
|
20 |
|
-1 0.75 • |
1 45 |
25 |
- |
100 |
||
|
|
|
10 |
|
± |
1,0 |
± 6 0 |
|
|
|
|
|
От |
120 |
до |
100 |
+ |
1.0 |
+ |
60 |
|
|
|
1 |
|
|
20 |
|
±1 . 5 |
+ |
90 |
25 - |
100 |
||
|
|
|
10 |
|
±2,0 |
±120 |
|
|
|
||
3 |
От |
120 |
до |
50 |
±3,0 |
Не норми |
50 |
- |
100 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
10 |
|
|
|
|
±10,0 |
руются |
|
|
|
||
Сердечники трансформаторов тока изготовляются из тонкой листовой высо косортной трансформаторной стали, а для особо точных трансформаторов — из железоникеленых сплавов (типа пермаллоя). Д л я уменьшения потерь от вихревых то ков листы изолируются друг от друга. Чаще всего применяют ся сердечники стержневого и круглого (кольцевого) типа.
Трансформаторы тока из готовляются на определенную номинальную вторичную на грузку . Д л я трансформаторов тока, соответствующих табл. 6,
номинальная нагрузка лежит |
|
в пределах 2,5 — 100 |
В • А при |
cos ф2 = 0,8. |
|
Конструктивное |
оформле |
ние трансформаторов тока раз лично в зависимости от назна чения, величины рабочего на пряжения, класса точности и значения первичного номи нального тока. Большое влия
ние на конструкцию трансформаторов тока оказывает величина рабочего на пряжения: чем выше она, тем больше размеры трансформатора п тем лучшего качества применяется изоляция .
На рис. 48 схематично показано устройство одновиткового трансформатора тока проходного типа с круглым сердечником, первичная обмотка которого вы полнена в виде прямого медного стержня круглого сечения. Д л я изоляцип от корпуса и вторичной обмотки в трансформаторах на высокое рабочее напряжение чаще всего применяется фарфоровая трубка, используемая одновременно в ка честве проходного изолятора.
Переносные трансформаторы тока, предназначенные для лабораторий и конт рольно-испытательных станций, имеют несколько пределов тока. Например, переносный трансформатор тока И-54 класса 0,2 имеет номинальные первичные токп 0,5; 1; 2; 5; 10; 20 и 50 А, вторичный ток 5 А и номинальную нагрузку 0,4 Ом.
4 |
Электрические измерения |
97 |
Чаще всего компенсация погрешностей в таких трансформаторах основана на искусственном нодмагнпчнвашш сердечника дополнительными нолями, бла годаря которым возрастает магнитная проницаемость, что приводит к относитель
ному уменьшению намагничивающего тока |
Іии,\. |
|
Наибольшее влияние дополнительное |
иодмагничинанне сердечника имеет |
|
ирп малых значениях первичного тока Іх, при которых для |
некомпенсированных |
|
трансформаторов погрешность увеличивается (рис. 47). |
|
|
Практически компенсация нодмагнпчиванпем осуществляется применением |
||
дополнительных обмоток пли иодмагничиваішем за счет |
потоков рассеяния. |
|
Рис. 51. Компенсированный трансформатор тока с магнитным шунтом: а — устройство; б — магнитная цепь; в — кривые погрешностей
Принципиальное устройство трансформатора тока с компенсацией потоками рассеяния показано на рпс. 51. Первичная обмотка помещена на одном стержне сердечника С из листовой стали, а вторичная, состоящая из двух секций w'„ и w'.j, соединенных последовательно,— на двух стержнях. Между боковыми стерж нями сердечника помещен магнитный шунт. Шунт необходим для уменьшения магнитного сопротивления потоков рассеяния, а следовательно, их увеличения, что способствует дополнительному подмагничиванию сердечника этими потоками.
В выпускаемых промышленностью трансформаторах тока магнитные шунты выполняются в виде П-образных скоб. Магнитная система такого трансформатора показана на рис. 51, б.
Поток Ф 0 , как показано на рпс. 51, а, замыкается по сердечнику и практи чески не заходит в магнитный шунт вследствие относительно большого магнит ного сопротивления воздушных зазоров между шунтом и сердечником для этого потока. Магнитные потоки Фх и Ф а , которые можно рассматривать как потоки рассеяния вторичных и первичной обмоток, будут замыкаться через магнитный шунт в указанных на рис. 51, а направлениях . Эти потоки п подмагничивают сердечник.
На рис. 51, в показаны кривые токовой fj и угловой ôj погрешностей обыч н о ю трансформатора тока (кривые 1 и 2) и компенсированного (кривые 3 и 4).
Измерительные трансформаторы напряжения. Если измеритель ные трансформаторы тока работают в режиме, близком к короткому замыканию вторичной цени, то измерительные трансформаторы на пряжения работают в режиме, близком к холостому ходу, так как во вторичную обмотку включаются приборы с относительно большим внутренним сопротивлением.
4* |
99 |
