Файл: С.Д. Баранов Исследование измерительных трансформаторов тока и напряжения.pdf

8

I2X2 – реактивное падение напряжения во вторичной нагрузке; R2, X2 – параметры вторичной нагрузки.

Таким образом,

Вектор магнитного потока Ф опережает на угол π /2 вектор Е2 и образует с осью Х также угол a .

Таким образом, вектор Ф ориентирован на плоскости. Что касается его модуля, то он легко определяется, исходя из значения Е2 и некоторых конструктивных параметров.

Чтобы создать поток Ф, необходимый для получения ЭДС Е2 , требуется намагничивающий ток I0. Вектор I0 строится по двум компонентам:

Ir - реактивная составляющая намагничивающего тока, откладывается в фазе с вектором Ф;

Iа - активная составляющая намагничивающего тока, нормальна к Ф (опережает Ф на π /2) и зависит от потерь в стали.

Угол потерь стали φ равен:

Очевидно, что первичный ток будет замыкающим для суммы векторов I2 и I0:

или

Данное уравнение является основным для трансформатора тока. Действительно, оно выражает основную проблему этого аппарата – проблему точности.

Разность между абсолютными значениями первичного и вторично-

и характеризует токовую погрешность аппарата.

Угол между вектором первичного тока и перевернутым вектором

Итак, векторная диаграмма на рис.3 уже указывает путь для расчета погрешностей трансформатора тока, а именно:

1) зная величины r2, R2, x2, X2, I2, определяем Е2 и угол a;

2)по величине Е2 подсчитываем необходимый поток Ф и, задаваясь конструктивными размерами аппарата, находим индукцию В;

3)по значению В и по типовым кривым намагничивания для выбранного сорта трансформаторной стали находим намагничивающий

ток I0, и угол для данных условий.

Оперируя с векторами I1, I2 и I0 на диаграмме токов, мы, в сущности, оперировали с магнитным эффектом этих токов, ибо баланс между ними устанавливался магнитным путем и осуществлялся в стали сердечника. Поэтому естественно перейти от токов к ампер-виткам. В таком случае мы не будем связаны требованием идентичности первичной

ивторичной обмоток и будем в состоянии построить векторную диа-

грамму для любого соотношения W1 и W2.

Поскольку W1 и W2 являются величинами скалярными, переход от токов к ампер-виткам (т.е. умножение векторов на указанные скалярные величины) принципиально не должен изменять взаимное расположение

инаправление векторов и углы между ними. Угол по-прежнему может быть подсчитан на основании значений активных и реактивных сопро-

тивлений вторичной цепи. Точно так же угол потерь в стали φ не зави-

10

сит от того, выражается ли он соотношением между активной и реактивной составляющими намагничивающего тока или же соотношением соответствующих ампер-витков.

Таким образом, строим диаграмму ампер-витков (рис.4), которая пригодна для анализа явлений при любом соотношении чисел витков в обмотках.

Y

d Ф AWa

AW0 I1

α

X

90°

α

AW1

-AW2

E2/W2=E1/W1

δ

Рис.4. Диаграмма ампер-витков

Согласно ГОСТ 7746-55, токовой погрешностью называется величина:

kН

где kН – номинальный коэффициент трансформации:

Здесь I1Н и I2Н – номинальные значения первичного и вторичного токов.

11

3.2. Измерительные трансформаторы напряжения

Трансформаторы напряжения (ТН) служат для понижения высокого напряжения, подаваемого в установках переменного тока на измерительные приборы и реле защиты и автоматики.

Они позволяют изолировать измерительные приборы и реле от высокого напряжения, благодаря чему обеспечивается безопасность их обслуживания, и использовать для измерения на высоком напряжении стандартные измерительные приборы.

Трансформатор напряжения по принципу выполнения ничем не отличается от силового понижающего трансформатора. На рис.5 показана схема ТН с одной вторичной обмоткой. На первичную обмотку подается высокое напряжение, а на напряжение вторичной обмотки U2 включен измерительный прибор. Начало и конец первичной обмотки обозначается через А и X, а вторичной через a и x. Эти обозначения наносятся на корпус трансформатора рядом с зажимами его обмотки.

U1

I1

Рис.5. Схема ТН с одной вторичной обмоткой

Номинальный коэффициент трансформации ТН равен отношению первичного и вторичного напряжения:

n= U1НОМ .

ТU 2НОМ

Для одновременного питания измерительных приборов, реле и схем сигнализации при различных режимах работы электросетей при-

12

меняется ТН с двумя вторичными обмотками (рис.6,а).

Выводы второй (дополнительной) обмотки, предназначенной для сигнализации или защиты при замыканиях на землю, обозначаются через ад и хд.

На рис.6,б приведена схема включения трех таких ТН трехфазной сети. Первичные и основные вторичные обмотки соединены в звезду

(Y).

Нейтраль первичной обмотки заземлена. На измерительные приборы и реле от основных вторичных обмоток могут быть поданы три фазы и нуль.

X X X

UbД

UaД

UсД

Рис.6. Схема ТН с двумя вторичными обмотками

Дополнительные вторичные обмотки соединены по схеме разомкнутого треугольника. От них на устройства сигнализации или защиты подается сумма фазных напряжений всех трех фаз.