Файл: Электрические измерения. Общий курс учебник.pdf

На рис. 52 приведена векторная диаграмма трансформатора на­ пряжения. Для большей наглядности полагаем число витков пер­ вичной шх и вторичной ш2 обмоток одинаковыми (в действительности

и1 = -Ei + hiri + jxJ.

Из (78) следует, что вектор первичного напряжения Ut не равен вектору вторичного напряжения U2, несмотря на то, что было при­ нято = w2. Степень этого неравенства, а следовательно, по­ грешности напряжения fu и угловая ô u зависят от токов І2 и / 0 и сопротивлений обмоток трансформатора. Наибольшее влияние на погрешности оказывает нагрузка во вторичной цепи трансформатора.

На рис. 53 приведены типичные графики погрешностей трансформаторов напряжения в зависимости от величины мощности во вторичной цепи, выражен­ ной в процентах от номинального значения. Начиная с некоторого значения мощ­ ности, погрешности непрерывно увеличиваются. Во вторичную цепь нужно вклю­ чить такое количество приборов, чтобы потребляемая ими мощность не превы­ шала номинальной мощности трансформатора, обычно указываемой на его щитке.

100

Д л я уменьшения сопротивления гх и г2 в трансформаторах напряжения уменьшают плотность тока в проводниках обмоток, которая обычно составляет

Стационарные трансформаторы на­ пряжения по нормам делятся на классы точности 0.5; 1 и 3, а лабораторные — на классы 0,05; 0.1; 0,2 и 0,5.

15. Измерительные трансформаторы постоянного тока

Принцип действия измерительных трансформаторов постоянного тока существенно отличается от обычных измерительных трансформаторов, но вы­ полняют онп ту же задачу и могут обеспечить высокую точность измерений при надлежащей изоляции измерительных цепей но отношению к высоковольт­ ным. Принципиальная схема трансформатора постоянного тока, иллюстрирую­ щая идею устройства, приведена на рис. 54.

Сердечники / и / / трансформаторов, совершенно одинаковые по своим раз­ мерам, изготовляют из ферромагнитного материала с высокой магнитной про­ ницаемостью (например, из пермаллоя). Первичные обмотки этих сердечников соединяют последовательно, и по ним протекает измеряемый постоянный ток 1%. Вторичные обмотки соединяют параллельно ИЛИ последовательно (последний случай показан на схеме рис. 54) и через выпрямители приключают к вспомога­ тельному источнику переменного тока U~.

101

кривая заменена «идеальной кривой». Под действием постоянного тока сердеч­ ники намагнитятся; рабочую точку на основной кривой намагничивания обоз­

в первичных обмотках, тогда как в другом сердечнике в это время оба магнит­

Л

напряжение, если только пренебречь, вследствие его малости, падением напря ­ жения в обмотках и в нагрузке трансформатора. Очевидно, что потоки сердеч­

постоянного и переменного рабочая точка А переместится вправо н никаких

вой намагничивания переместится вправо и, следовательно, ток во вторичной цепи будет нарастать до большего значения, так как ограничивающая его э. д. с.

Из формулы (79) следует, что ток во вторичных обмотках не зависит от напряжения и частоты вспомогательного источника питания, если только напря ­ жение последнего достаточно для получения требуемого равенством (79) значе­ ния вторичного тока.

Таким образом, описанное устройство действительно ведет себя как транс­ форматор. Из рис. 55 видно, что во вторичных обмотках переменный ток дол­ жен иметь прямоугольную форму, а в диагонали моста, где включен измеритель­ ный механизм, будет протекать постоянный ток.

102

При рассмотрении принципа действия измерительного трансформатора постоянного тока предполагалось, что кривая намагничивания В == F (II) сер­ дечников имеет вид, показанный иа рис. 55.

Действительная кривая намагничивания ферромагнитных материалов с вы­ сокой начальной магнитной проницаемостью отступает от приведенной идеали­ зированной кривой, и ото обстоятельство наряду с наличием рассеяния во вто­ ричных обмотках сердечников и сопротивления вторичной цепи является ИСТОЧ­ НИКОМ погрешности трансформаторов, а именно погрешности коэффициента трансформации.

Под номинальным коэффициентом трансформации измерительного транс­ форматора постоянного тока понимают коэффициент, на который следует умно­ жить значение тока во вторичной цепи, чтобы получить ток первпчпой обмотки. Номинальный коэффициент трансформации принимается равным отношению номинальных значений токов в пер-

к а к и измерительного трансформатора переменного тока, называется разность значений номинального п действительного коэффициента, отнесенная к значе­

альной кривой намагничивания от идеализированной кривой при малых зна­ чениях напряженности поля.

Уменьшение погрешности трансформатора постоянного тока может быть достигнуто применением ферромагнитного материала с возможно меньшей коэр­ цитивной силой и кривой намагничивания, наиболее близкой к идеализирован­ ной кривой, а также возможно осуществление различных компенсационных схем.

Например, могут быть использованы потоки рассеяния для дополнитель­ ного подмагничивания сердечников и другие способы, позволяющие расширить пределы измерения тока Іх.

Измерительный трансформатор напряжения постоянного тока. Принцип действия измерительного трансформатора напряжения постоянного тока такой же, как и трансформатора постоянного тока, но в его устройстве имеются неко­ торые отличия. В целях уменьшения тока Іх, потребляемого от измеряемого источника (например, этот ток может быть равен 10 мА), первичные обмотки

103