Измерительные трансформаторы и индуктивные делители напряжения

Схема включения измерительных трансформаторовтока (ИТТ) и измерительных трансформаторов напряжения (ИТН) в цепь показана на рис. 2-33.

Измерительные трансформаторы позволяют расширить пределы измерения приборов, уменьшая в определенном соотношении ток и напряжение, и, кроме того, отделить и хорошо изолировать цепи из­мерительных приборов от силовой цепи, что дает возможность зазем­лить вторичные цепи и предохранить от опасности обслуживающий их персонал. Первичная цепь ИТН включается через предохранители, чтобы при неисправности трансфор-матора он не оказался причиной аварии. Предохранители, установленные во вторичной цепи, служат для защиты трансформатора от замыканий в нагрузке. Вторичный ток ИТТ равен 5 А, для специальных целей выпускаются трансформа­торы на 1 и 2 А, вторичное напряжение ИТН может быть 100, 100/ и 150 В.

Точность измерительного трансформатора характеризуется двумя величинами: погрешностью коэффициента трансформации, определяю­щей отличие действительных вторичных токов и напряжений от номинальных, g_I = (I_ном – I)/I_ном и g_U = (U_ном – U)/U_ном и угловой погрешностью j_I или j_U, определяющей фазовый сдвиг междувекторами токов или напряжений в первичной и вторичной обмотках. Угловая погрешность должна учитываться при включении во вторичную цепь фазочувствительных приборов, например ваттметра, так как показания, в частности ваттметра Р'=U₂I₂cos[j+(j_U+j_I)], зависят от алгебраической суммы (j_U+j_I). При включении фазочувствительных приборов важно также изменить направление одного из векторов на 180° неправильным включением обмоток, поэтому концы первичных и вторичных обмоток трансформаторов маркируются, как показано на рис. 2-33.

Индуктивные делители напряжения (ИДН) в настоящее время широко применяются в измерительных устройствах. Лучшие индуктивные делители имеют погрешность коэффициента деления 10^-3–10^-4% при фиксированной частоте. Частотный диапазон ИДН дости­гает f_верх/f_нижн» 10⁴, однако в этом диапазо­не погрешности суще­ственно возрастают. На­иболее широко распро­страненная схема ИДН – схема Кельвина — Варлея. ИДН с регу­лируемым в десятичной системе счисления коэф­фициентом деления т составлен из нескольких ступеней, каждая сту­пень состоит из 10 сек­ций. Для показанного на рис. 2-34 трехступенчатого делителя выход­ное напряжение

U₂= (0,1т₁ + 0,01т₂ + 0,001m₃)U₁.

Одним из основных достоинств ИДН является то, что на его коэффициент деле­ния мало влияет подключаемое к выходным зажимам сопротивление нагрузки.

Для идеально выполненного ИДН коэффициент деления опреде­ляется только отношением числа витков, и поэтому ИДН принци­пиально может обладать меньшей погрешно­стью, чем резистивный делитель. Как видно из эквивалентной схемы (см. рис. 2-34), что­бы обеспечить это условие, коэффициент де­ления в каждой ступени должен определять­ся основными индуктивностями L каждой сек­ции. В соответствии с этим к выполнению ИДН предъявляются следующие требования: возможно большая основная индуктивность, малая индуктивность рассеяния, малые межвитковые и межсекционные емкости, малые потери в сердечнике и в обмотке, т.е. боль­шое R_пот и малое r, и, наконец, идентичность всех перечисленных пара­метров для всех секций. Высокой идентичности добиваются примене­нием жгутовой обмотки с равномерным расположением витков жгута на тороидальном сердечнике. Концы жгута соединяются последовательно, при 10 проводах в жгуте получается ступень ИДН с 10 секциями[1].

Применение тороидального сердечника обеспечивает относительно большую индуктивность L и высокую помехозащищенность ИДН.

Лекция 5