Файл: Попов В.С. Электрические измерения (с лабораторными работами) учебник.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 143
Скачиваний: 0
приборов, соединенные последовательно, так что сопро тивление вторичной внешней цепи мало и обычно не пре вышает 1—2 Ом.
Принцип работы трансформатора тока тот же, что и трансформатора напряжения, но в отличие от последнего он работает в условиях, близких к короткому замыканию. Кроме того, первичный ток трансформатора тока не зависит
|
|
от |
соцротивления |
его |
вторич |
||||||
|
|
ной цепи. При работе этот ток |
|||||||||
|
|
может изменяться от пуля до |
|||||||||
|
|
номинального, |
а при |
коротких |
|||||||
|
|
замыканиях в цепи может пре |
|||||||||
|
|
восходить |
номинальный |
в |
де |
||||||
|
|
сятки |
раз. |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
По |
|
векторной |
|
диаграмме |
||||
|
|
(рпс. 4-7) запишем уравнение |
|||||||||
|
|
намагничивающих |
сил (и. с ) : |
||||||||
|
|
|
|
IoWj. = / |
i ^ i |
+ |
i2w-i, |
(4-3) |
|||
|
|
где |
|
|
IbW\ — результирующая |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
и. с , |
возбуждаю |
|||
|
|
|
|
|
|
|
щая |
|
магнитный |
||
|
|
|
|
|
|
|
поток |
в магпито- |
|||
|
|
|
|
|
|
|
проводе |
транс |
|||
|
|
|
|
|
|
|
форматора. |
|
|||
|
лгюг |
|
Намагничивающая сила |
I0wx |
|||||||
|
|
создается намагничивающим то- |
|||||||||
Р п с . 4-7. |
Векторная дна- |
ком |
10, |
практически |
равным |
||||||
грамма |
трансформатора |
т о к |
у Х О Л |
о с т о г о |
хода |
трансфор- |
|||||
|
тока. |
|
J |
|
тт |
током |
1 |
|
* 1 |
||
|
|
матора. |
Под |
холостого |
|||||||
|
|
хода следует понимать ток |
пер |
вичной обмотки, который при разомкнутой вторичной обмотке создает в магнитопроводе номинальный для дан ного режима магнитный поток.
При нормальном режиме работы трансформатора тока н. с. /„и^ и магнитный поток в магнитопроводе незна чительны, так как этот поток должен наводить во вторич ной обмотке незначительную э. д. с , необходимую для покрытия малых активных и реактивных потерь вторичной цепи — трансформатора.
Увеличение сопротивления вторичной |
цепи при неиз |
||
менном токе / х |
приводит к уменьшению |
тока / 2 |
и н. с. |
/2 и;2 . При этом |
по уравнению (4-3) возрастут н. с. |
I0wx и |
118
создаваемый магнитный поток. В пределе при размыкании вторичной цепи (z2 = оо; / 2 = 0) имеем I2w2 = 0, а 10шг =
При нормальном режиме работы трансформатора тока результирующая и. с. незначительна по сравнению с пер вичной н. с , поэтому магнитный поток, который устано вится в магнитопроводе при размыкании вторичной цепи, будет во много раз больше нормального магнитного потока, на который рассчитай магнитопровод трансформатора. Значительное увеличение магнитного потока и магнитной индукции приводит к резкому возрастанию потерь в стали, что может вызвать чрезмерный нагрев магнитопровода трансформатора. Кроме того, увеличенный магнитный поток будет индуктировать во вторичной обмотке э. д. с , достигающую опасных значений (до 2 кВ и выше). Из ска занного следует, что вторичная цепь работающего транс форматора тока всегда должна быть замкнута на токовые
обмотки |
приборов или накоротко. |
|
|
|||
Отношение действительного |
значения |
первичного |
||||
тока 1г |
к |
действительному |
значению вторичного |
тока / 2 |
||
называется |
действительным |
коэффициентом |
трансформа |
|||
ции трансформатора тока, т. е. к |
= 1Х112. При известном |
|||||
коэффициенте /с, измерив вторичный ток |
амперметром, |
|||||
определяем первичный ток: I x = |
к!2. |
|
обычно |
|||
Действительный коэффициент |
трансформации |
не известен, так как он зависит от режима работы транс форматора тока, т. е. от измеряемого тока, значения и характера сопротивления вторичной внешпей цепи и от частоты тока. Вследствие этого пользуются даваемым заводом на щитке трансформатора номинальным коэффи циентом трансформации ks = 1п1/1а2, -представляющим отношение номинального первичного тока к номиналь ному вторичному току трансформатора. Зная /сн , нахо дим приближенное значение измеряемого тока: 1[ =
=кя12.
Погрешность при измерении тока, вызванная примене нием трансформатора,
Vi = |
• 100% = * " / a ~ V a • 100% = ^=1.100% |
= уК) |
|
|
(4-4) |
где ук = yi — погрешность в коэффициенте трансформа ции или. погрешность по току.
119
Уравнение (4-4) аналогично (4-2), поэтому все сказанное
ранее о погрешности измерения напряжения уи относится |
|||||
и к погрешности |
измерения тока y j . |
|
|||
Погрешности |
трансформатора |
тока обусловливаются |
|||
током холостого хода или результирующей и. с. I0wv |
Если |
||||
ток |
холостого хода равен нулю / 0 |
= 0, то н. с. 1^ |
= 0 и |
||
|
|
|
|
первичная н. с. |
равна |
% |
|
|
|
вторичной: |
|
-7 |
Ух |
,1,2ож |
откуда: |
|
|
|
|
|
/О,0ом |
|
|
1) |
погрешность |
|
по |
|||||
-0,3 |
|
|
|
|
|
току |
равна |
нулю |
при |
||||||
У - |
|
~^https://studfile.net//. |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
всех |
режимах |
работы |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
трансформатора, |
|
так |
|||||
|
|
|
I |
|
|
|
|
как |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
w.,/wl |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
а,) |
|
|
|
= Д / / |
2 = |
/ i a / / H 2 |
= |
|||||
лсин. |
|
|
|
|
|
|
— к = кц\ |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
2) |
угловая |
погреш |
||||||
ч-¥От |
|
|
,1,2ом |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
ность |
также |
равна |
ну |
||||||
|
|
|
|
,0,Sojif |
|
|
|||||||||
+20 |
|
|
|
|
|
лю, |
так |
как |
вектор |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
тока 1г совпадает с по |
|||||||
О |
~~~~— |
~ — . " - |
|
|
вернутым |
на |
180° |
век |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
тором |
тока |
/ 2 . |
транс |
|||||
-10 |
|
|
|
|
|
|
SA |
Погрешности |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
форматора |
тока |
и |
ре |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
зультирующая н. с. за |
|||||||
Рпс . 4-8. Кривые |
погрешностей |
транс |
висят |
от одних и тех же |
|||||||||||
форматора |
тока |
|
в |
зависимости |
от |
факторов: от |
магнитно |
||||||||
вторичного |
тока |
|
при |
различных |
с о |
го сопротивления |
маг- |
||||||||
противлениях |
вторнчпон |
внешней |
нитопровода; |
от |
значе |
||||||||||
цепи (сплошные |
— |
при |
cos |
<р = |
1; |
ния и характера со |
|||||||||
пунктирные — |
при |
cos |
ф = |
0,6). |
|
||||||||||
а — погрешности |
в |
коэффициенте |
транс |
противления |
вторичной |
||||||||||
внешней цепи трансфор |
|||||||||||||||
формации; |
б — угловые погрешности. |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
матора (z2 |
и cos |
ф2 ); |
от |
вторичного тока трансформатора (рис. 4-8); от частоты тока.
Из |
векторной диаграммы (рис. 4-7) видно, |
что при малых |
зна |
||||
чениях |
угла б вектор н. с. ItWi |
можно |
считать |
равным |
проекции |
его |
|
на направление вектора |
н. с. |
I2w2, |
следовательно, |
|
|
||
пли |
71 u>i = |
72«>2 + |
-fo«'i |
cos (я|)0—тр2) |
|
|
|
Д = [1м>г + / 0 и > 1 COS СФо — 'Фа) ] /Щ, |
|
|
|||||
|
|
|
|||||
откуда |
действительный |
коэффициент |
трансформации |
траисформа- |
|||
т ° Р а |
Г, |
„и |
/ O c o s (оро—Оро) |
|
(4-5) |
120
Погрешность |
по току (4-4) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ъ=*«fh. |
|
юо % ** |
|
• юо % = ( i - |
А ) |
• юо %. |
|
|||||||||
Замеиив в последней формуле к его выражением из (4-5), полу - |
||||||||||||||||
чим: |
|
7 / |
= Г1 |
gfr |
|
- / . c o s ^ - i f e ) |
1 , 1 |
0 |
0 % = |
- |
|
|||||
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
L |
">i*n |
|
|
AS*H |
|
J |
|
|
|
|
|||
Из топ же векторной диаграммы (рис. 4-7) можпо |
написать |
|||||||||||||||
выражение |
для |
тапгенса |
угла |
б, |
а |
вследствие |
малости |
угла |
||||||||
и для самого |
угла: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
t g 8 = 5 = |
|
7 0 ^ i s i n ( % — % ) |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
/ о Ш 2 + |
/ 0 Ш ! |
COS (l|)0 |
— |
0j)2 ) |
' |
|
|
|
||
Величина Io'"i |
cos |
(-ф0 |
— i|>2) мала по сравиеиню с I2w2, |
поэтому |
||||||||||||
можно написать: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
6 |
_ |
/ р Ш ! s i n (ч]?0—т|)2) |
_ |
/ 0 s i n (фр—1|з 2 ) |
^ |
/р cos -фз _ |
4 „ |
|||||||||
|
|
|
|
/ 2 ! У 2 |
|
|
|
|
ц>2 |
|
г |
•• г |
ш 2 |
' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
* а |
|
|
|
— |
|
|
|
так как |
г))0 |
» |
90°, то. s i n (г|з0 |
— г|)2) |
= |
cosi})2 . |
|
|
|
|
|
|
||||
Формулы (4-6) и (4-7) показывают, что погрешность по току и |
||||||||||||||||
угловая погрешность зависят от одних и тех ж е величин. |
|
|||||||||||||||
При wilw1 |
= |
к получим |
С = |
0, |
и |
погрешность |
по |
току |
(4-6) |
|||||||
будет отрицательной при всех значениях к2. |
Отношение |
wjwx |
||||||||||||||
выбирают меньше |
кп |
с таким |
расчетом, чтобы |
при |
некотором |
зна |
||||||||||
чении тока / 2 |
получить погрешность |
равной нулю . Тогда |
при |
боль |
||||||||||||
ших токах погрешность будет положительной, |
а при меньших — |
|||||||||||||||
отрицательной. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Погрешности трансформатора тока увеличиваются с ростом сопротивления вторичной внешней цепи его. Поэтому для каждого трансформатора заводом указы вается его номинальное сопротивление — номинальная вторичная нагрузка в омах или номинальная мощность в вольт-амперах.
Номинальной нагрузкой трансформатора тока назы вается наибольшее сопротивление, на которое можно замыкать его вторичную обмотку, не вызывая увеличения погрешностей выше допустимых для соответствующего класса точности.
Номинальная нагрузка и номинальная мощность транс форматора тока связаны между собой соотношением
Вторичный номинальный ток у большинства транс форматоров тока равен 5 А.
121