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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

приборов, соединенные последовательно, так что сопро­ тивление вторичной внешней цепи мало и обычно не пре­ вышает 12 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—12 )

^

/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