:
На малюнку 5.3 приведена векторна діаграма трансформатора струму, побудова якої розпочато з вектора магніторушійної сили (м.д.с.) вторинної обмотки I1w2. Вектор напруги U2 отриманий як сума векторів падіння напруги I2R і I2X - на активному R і реактивному X опорах навантаження при струмі I2 у вторинному ланцюзі трансформатора.
Електрорушійна сила Е2, наводимая у вторинній обмотці потоком Фо сердечника, отримана в результаті складання вектора U2, з векторами I2R2 і I2X2 падінь напруги на активному R2 і реактивному Х2 опорах вторинної обмотки.
Вектор м.д.с. I2w2 зрушать по фазі щодо вектора м.д.с I1w1 майже на, тобто м.д.с. I2w2 надає розмагнічуюче дію. Внаслідок цього магнітний потік Фо в осерді створюється результуючої м.д.с. I0w1, званої повної намагничивающей силою трансформатора.
М.д.с. I0w1 складається з реактивної складової I? W1, безпосередньо створює потік Фо і співпадаючий з ним по фазі, і активною складовою Iaw1, випереджаючої Фо на, обумовленою втратами на гістерезис і вихрові струми в осерді.
Вектор м.д.с. I1w1 отриманий складанням вектора м.д.с. I0w1 з поверненим на вектором м.д.с.- I2w2, тобто
При номінальному режимі роботи трансформатора струму м.д.с. I0w1 зазвичай складає не більше 1% від м.д.с. I1w1 (або I2w2).
Малюнок 5.3 - векторна діаграма трансформатора струму
Розглянемо принцип дії вимірювального трансформатора струму (ІТТ). Вимірювальні трансформатори складаються з двох ізольованих один від одного обмоток: первинної за числом витків W1 і вторинної W2, поміщених на феромагнітний сердечник. У трансформаторах струму, як правило, первинний струм I1 більше вторинного I2, тому у них W1 lt; W2. Трансформатори струму використовуються як перетворювачі великих змінних струмів у відносно малі струми, допустимі для вимірювань приладами з невеликими стандартними межами виміру.
Принцип дії ІТТ описується рівнянням МДС:
,
де I0 - струм намагнічування; W1, W2 - число витків первинної і вторинної обмоток; I1, I2 - струм первинної та вторинної обмоток.
Оскільки до вторинної обмотки вимірювального трансформатора струму підключаються амперметри, струмові обмотки ватметрів, лічильників електричної енергії та фазометрів, опір яких дуже мало, трансформатори струму працюють в режимі, близькому до короткого замикання. Характер навантаження індуктивно-активний.
Похибка ІТТ обумовлена ??відмінністю між номінальним і дійсним коефіцієнтами трансформації. Вона залежить від властивостей матеріалу сердечника, опору вторинної ланцюга, значення первинного струму. Крім основної похибки ІТТ існує кутова похибка -?, Величина якої становить до 3 хвилин.
Розмикання вторинному ланцюзі є аварійним режимом, так як при цьому намагнічування сердечника здійснюється повністю первинним струмом, сердечник входить в насичення, значення його магнітного сопротивления велике, що призводить до перегріву сердечника, псуванні ізоляції, намотування, напруга на вторинній обмотці може досягати сотень вольт, що небезпечно для обслуговуючого персоналу. У зв'язку з цим у випускаються промисловістю трансформаторів струму передбачаються пристрої для закорочування вторинної обмотки при необхідності здійснення потрібних перемикань у вторинному ланцюзі при включеній первинній обмотці.
На клас точності трансформаторів струму впливають матеріал магнітопровода, активне і індуктивний опори, добротність та інші параметри. Так, наприклад, при зростанні індуктивного опору навантаження збільшується струмова похибка f1, але зменшується кутова похибка.
. 2 Схема 2
Розширення меж вимірювання вольтметра за допомогою додаткового резистора
Вимірювальна схема наведена на рис. 5.4.
Малюнок 5.4 - Схема розширення меж вимірювання вольтметра з використанням додаткового резистора
Розрахуємо опір додаткового резистора:
.
Розширення меж вимірювання вольтметра за допомогою вимірювального трансформатора напруги
Вимірювальна схема наведена на рис. 5.5.
Малюнок 5.5 - Схема розширення меж вимірювання вольтметра з використанням ІТН
Розрахуємо необхідне число витків обмоток трансформатора:
Приймемо W2=10, тоді:
Векторна діаграма ІТН наведена на рис. 5.6.
Режим роботи ІТН наближається до режиму холостого ходу, так як до вторинної його обмотці підключаються прилади з відносно великим опором (вольтметри, ланцюги напруги ватметрів, лічильників, фазометрів і т. п.). Характер навантаження передбачається активно-індуктивний. Отже, аварійним режимом трансформаторів напруги слід вважати режим короткого замикання.
Як видно з векторної діаграми вектор первинної напруги U1 НЕ дорівнює вектору вторинної напру...
