Главная Движение носителей электрических зарядов



Автотрансформаторы большой мощности применяют на подстанциях для соединения высоковольтных цепей с различным напряжением, а малой мощности - в устройствах автоматики, радиоэлектроники, бытовой техники, для плавного регулирования напряжения в лабораторных условиях (ЛАТР) и т. д.

Большим недостатком автотрансформаторов является то, что в них первичная цепь соединена электрически со вторичной пенью, вследствие чего их нельзя применять для питания распределительных сетей низкого напряжения от сети высокого напряжения, так как в случае пробоя изоляции автотрансформатора появляется опасность для жизни обслуживающего персонала. Поэтому автотрансформаторы применяются тогда, когда требуется сравнительно небольшое изменение напряжения: при высоких напряжениях = 1,5-2, при низких - < 3.

§ 11.10. Измерительные трансформаторы

В цепях переменного тока часто применяют измерительные трансформаторы напряжения и тока, с помощью которых измеряют большие напряжения и токи с помощью приборов, рассчитанных на измерение небольших значений этих величин. Кроме того, измерительные трансформаторы позволяют изолировать электроизмерительные приборы цепи от высокого напряжения и тем самым обеспечить безопасность работы обслуживающего персонала.

Трансформаторы напряжения служат для подключения вольтметров, катушек напряжения ваттметров, счетчхтеов, фазометров и реле, рассчитанных на работу со стандартными приборами напряжением 100 В; их вып}скают на различные значения первичного напряжения, достигающего десятков киловольт.

Трансформаторы тока используют для включения амперметров, токовых катушек ваттметров, счетчиков и т. д., рассчитанных на работу со стандартными приборами на ток 1, 2, 3,5; 5 А.

Трансформаторы напряжения. Трансформатор напряжения вьшолняется как понижающий силовой двухобмоточный трансформатор {к = = vvi/wz), на ферромагнитном магнитопроводе которого размещаются первичная и вторичная обмотки.

Схема включения трансформатора напряжения показана на рис. 11.17. Первичная обмотка включена на измеряемое высокое напряжение, к вторичной обмотке, тщательно изолированной от первичной и обязательно заземленной, подключен вольтметр.

Сопротивления катушек приборов, подключаемых к вторичной обмотке трансформатора напряжения, очень большие. Следовательно, трансформатор работает в режиме, равносильном режиму холостого хода (ток во вторичной цепи при включенных приборах весьма мал). Поэтому падения напряжения в обмотках трансформатора незначительны по сравнению с номинальными значениями напряжений и U2„, указываемыми в паспорте трансформатора. Следовательно, для трансформаторов напряжения можно считать UiX Ei и I/2 « £2- Коэффи-



циент трансформации

к = wJWiK UJU2.

(11.85)

Из (11.85) можно Получрпъ с достаточной степенью точности значение первичного напряжения Ui через измеренное вольтметром вторичное напряжение U2:

L/i = [/i = [/г/с, (11.86)

где к - паспортное значение коэффициента трансформации.

Обычно вольтметры, измеряющие напряжение U2, градуируют в значениях измеряемого первичного напряжения Ui. Пограшности измерения Ui тем меньше, чем ближе режим работы трансформатора к режиму холостого хода, т. е. чем меньше падение напряжения в обмотках трансформатора.

Для уменьшения погрешностей измерения обмотку трансформатора вьшолняют с небольшими Zi и Z2; магнитопровод изготовляют из материала с большой магнитной проницаемостью значительного поперечного сечения так, чтобы он не оказывался в состоянии насыщения.

Погрешности измерения подразделяются на погрешность по напряжению, которая представляет собой отношение разности между показываемым вольтметром напряжением U2k и измеряемым Uk напряжению l/i в процентах:

(11.87)

и угловую погрешность, определяемую как угол 6„ между векторами Ui и - \]2 (рис. 11.18), значение которого наряду с напряжением и током влияет на результаты показаний вольттметров, счетчиков, фазометров и т. д. Угловую погрешность выражают в минутах (20-40 угл. мин) и считают положительной, если вектор - U2 опережает вектор XJ.


СетьВИ




Стационарные трансформаторы напряжения в зависимости от относительной погрешности по напряжению Ам при номинальном напряжении бывают трех классов: 0,5; 1; 3, а лабораторные трансформаторы напряжения - четырех: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5.

Трансформаторы тока. Трансформатор тока, как и силовой двухобмоточный трансформатор, имеет ферромагнитный сердечник, на котором имеются первичная и вторичная обмотки. На рис. 11.19, я показана схема включения, а на рис. 11.19, б - условное графическое изображение трансформатора тока, причем зажимы первичной обмотки обозначены JIi и Л2 (линия), а вторичной - Mi и И2 (измерение). Трансформатор тока выполняют с к - wjwi (повышающий трансформатор) или с /с = W2, Wi = 1 (проходной трансформатор). У трансформатора тока, вьшолненного в виде проходного трансформатора, первичная обмотка представляет собой провод, проходящий через окно магнитопровода.

Первичную обмотк} трансформатора тока включают в электрическую цепь последовательно с измеряемым объектом, а во вторичную обмотку - последовательно амперметр и токовые цепи других измерительных приборов. Согласно правилам техники безопасности, вторичную обмотку трансформатора заземляют.

Промышленность выпускает трансформаторы тока на токи первичных обмоток в десятки - тысячи ампер. Первичное напряжение U i этих трансформаторов колеблется от десятков до сотен милливольт. Э. д. с. Е2, наводимая во вторичной обмотке трансформатора тока, составляет обычно не более 10 В, чему соответствует небольшой магнитный поток в магнитопроводе, создаваемый м. д. с. IqWi = IiWi + /2*2. а также небольшой ток холостого хода /q (не более 3 % от /,„). Так как сопротивления измерительных приборов, подключаемых к вторичной обмотке, обычно очень малы, то можно считать, что трансформаторы тока работают в режиме короткого замыкания. Поэтому в трансформаторах тока токи /j и /2 несоизмеримо больше тока холостого хода Итак, пренебрегая током /о, получим формулу для определения модуля тока первичной обмотки:

l=r=lji. (11.88)

Таким образом, опреде:шв по показанию амперметра ток и зная паспортные данные трансформатора (значение к), находят ток Ii. Если амперметр предназначен для работы с определенным трансформатором тока, то шкалу амперметра градуируют в значениях первичного тока.

При определении мощности с помощью ваттметра, включенного в сеть через трансформатор тока, его показания необходимо умножать на коэффициент трансформации к. Аналогично поступают при определении энергии по счетчику.

В трансформаторах тока из-за наличия тока /о токи и 1 не равны между собой. Чем меньше ток /о, тем ближе по значению эти токи, так как, согласно уравнению токов, 1 = 1о - 12/к = 1о + г- Это видно и из векторной диаграммы (рис. 11.20), построенной для вторичной цепи трансформатора тока с подключенным амперметром согласно второму



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 [68] 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148


0.0138