|
Добавочный резистор изготавливается из манганина и включается последовательно с измерительным механизмом. |
Если предел измерения напряжения измерительного механизма необходимо расширить в р раз, то, U=Uи·p=Uи+Uд=Iи·(rи+rд) откуда сопротивление добавочного резистора rд=(Uи·P–Iи·rи)/I=(Iи·rи·p–Iи·rи)/Iи;
Или Rд=rи·(p‑1),
Оно должно быть в (з‑1) раз больше сопротивления измерительного механизма.
Если сопротивление измерительного механизма и добавочного резистора известны, то множитель добавочного сопротивления р=rд/rи+1.
Добавочные резисторы для постоянного тока наматываются обычно, а для переменного тока – бифилярно для получения безреактивного резистора. Намотка производится изолированным проводом на пластины или каркасы из пластмассы.
|
В переносных приборах часто применяют добавочные резисторы, состоящие из нескольких частей, что позволяет иметь вольтметры на несколько пределов измерения. Применяются внутренние и наружные добавочные резисторы. |
Последние выполняют в виде самостоятельных устройств и подразделяют на индивидуальные и калиброванные. Индивидуальные резисторы применяют только с тем прибором, который градуировался с ним. Калиброванный резистор может применяться с любым прибором, номинальный ток которого равен номинальному току добавочного резистора.
Калиброванные добавочные резисторы, так же как и шунты, делят на классы точности 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0. Они изготавливаются на номинальные токи 0,5; 1; 3; 5; 7,5; 15 и 30 мА.
Добавочные резисторы применяются для преобразования напряжения до 30 кВ.
Пример 1:
I=10A; Iп=100; Rи=10Ом; Rш– ?
|
Rш= |
Rи |
|
Р= |
I |
= |
10 |
=100 |
Rш= |
10 |
=0,1 Ом |
|
р‑1 |
Iи |
0.1 |
100–1 |
Пример 2:
U=30; Uи=5; Rи=5; Rд– ?
|
p= |
U |
= |
30 |
=6 |
Rд=Rи·(p‑1)=5·(6–1)=25 кОм |
|
Uи |
5 |
2.3 Измерительные трансформаторы тока
Трансформаторы тока предназначены для преобразования измеряемых переменных токов в относительно малые токи. Во вторичную цепь трансформатора тока включают амперметры, последовательные обмотки ваттметров, счётчиков и других приборов.
– В цепях высокого напряжения при помощи трансформаторов тока измерительные приборы изолируются от проводов высокого напряжения. Таким образом, с одной стороны, достигается возможность применения низковольтных измерительных приборов, с другой стороны, обеспечивается безопасность обслуживания измерительной установки.
|
Трансформатор тока состоит из стального магнитопровода и двух изолированных обмоток. Первичная обмотка Л1, Л2, имеющая меньшее число витков, включается в рассечку провода с измеряемым током. Вторичная обмотка с большим витком И1, И2 замыкается на амперметр и токовые обмотки измерительных приборов, соединённые последовательно, |
Так что сопротивление вторичной внешней цепи мало и обычно не превышает 1–2 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 сопротивления его вторичной цепи. При работе этот ток может изменяться от нуля до номинального, а при коротких замыканиях в цепи может превосходить номинальный в десятки раз.
Отношение действительного значения первичного тока I1 к действительному значению вторичного тока I2 называется действительным коэффициентом трансформации трансформатора тока, т.е. k=I1/I2. При известном коэффициенте k, измерив вторичный ток амперметром, определяем первичный ток: I1=k·I2.
Действительный коэффициент трансформации обычно не известен, так как он зависит от режима работы трансформатора тока, т.е. от измеряемого тока, значения и характера сопротивления вторичной внешней цепи и от частоты тока. Вследствие этого пользуются даваемым заводом на щитке трансформатора номинальным коэффициентом трансформации kН=IН1/IH2, представляющим отношение номинального первичного тока к номинальному вторичному току трансформатора. Зная kH, находим приближённое значение переменного тока: I'1=kH·I2.
Погрешность при измерении тока, вызванная применением трансформатора,
|
гI= |
I'1–I1 |
·100%= |
kH·I2–k2·I2 |
·100%= |
kH–k |
·100%=гK |
|
I1 |
k·I2 |
k |
где гК=г1 – погрешность в коэффициенте трансформации или погрешность по току.
Вторичный номинальный ток у большинства трансформаторов тока равен 5 А.
Один из выводов вторичной обмотки должен быть заземлён.
По точности трансформаторы тока подразделяются на десять классов: 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 3,0; 5,0; 10.
Разновидность трансформатора тока с разъёмным магнитопроводом и вторичной обмоткой, замкнутой на амперметр, носит название измерительных клещей. Разъёмный магнитопровод даёт возможность измерять ток в проводе, не разрывая его, а только охватывая его как клещами.
2.4 Измерительные трансформаторы напряжения
Представляет собой измерительный преобразователь, понижающий измеряемое напряжение в заданное число раз. Получаемое низкое напряжение, не превышающее обычно 100 В, подводится к вольтметрам, параллельным цепям ваттметров, счётчиков и других измерительных приборов.
Используя трансформаторы напряжения, с одной стороны, получаем возможность применения низковольтных приборов для измерений в цепях высокого напряжения, а с другой – обеспечиваем безопасность обслуживания высоковольтных установок.
|
Устройство трансформатора напряжения аналогично устройству силового трансформатора. Трансформатор напряжения состоит из замкнутого магнитопровода, набранного из листовой трансформаторной стали, и двух изолированных обмоток – первичной Л1, Л2 и вторичной И1, И2 с числами витков w1, и w2. Первичная обмотка трансформатора присоединённая к сети с измеряемым напряжением; к зажимам вторичной обмотки подключается соединённые параллельно вольтметры и параллельные цепи других приборов. |
Для работы трансформатора напряжения характерно незначительное изменение первичного напряжения и большое сопротивление вторичной внешней цепи; таким образом, он работает в условиях, близких к холостому ходу.
Отношение действительного значения первичного напряжения U1 к действительному напряжению U2 называется действительным коэффициентом трансформации трансформатора напряжения k=U1/U2. зная этот коэффициент и измерив вторичное напряжение вольтметром, можно определить первичное напряжение U1=k·U2.
Однако действительный коэффициент трансформации обычно не известен, так как он зависит от режима работы трансформатора, т.е. от измеряемого напряжения, от значения и характера нагрузки и от частоты переменного тока.
Вследствие этого приближённо измеряемое напряжение U’1 находят по формуле:
U’1=kH·U2
где kH=UH1/UH2 – номинальный коэффициент трансформации, равный отношению номинального первичного напряжения к номинальному вторичному напряжению, даётся заводом изготовителем на щитке трансформатора. Напряжение UH2=100 B или 100 В.
Погрешность при измерении напряжения, вызванная применением трансформатора,
|
гU= |
U'1–U1 |
·100%= |
kH·U2–k2·U2 |
·100%= |
kH–k |
·100%=гK |
|
U1 |
k·U2 |
k |
где гK= гU – погрешность в коэффициенте трансформации или погрешность по напряжению.
Для безопасности обслуживающего персонала один зажим вторичной цепи трансформатора и его металлический корпус всегда заземляются.
Трансформаторы напряжения по точности делятся на классы точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0 и 3,0.
Породу изоляции трансформаторы напряжения делят на сухие (для напряжений до 3 кВ) и трансформаторы с заливкой маслом или изолирующей массой (для напряжения 3 кВ и выше).
Отечественная промышленность, кроме различных типов промышленных трансформаторов, изготовляет лабораторные трансформаторы с несколькими номинальными первичными и вторичными напряжениями.
Список используемой литературы
1. В.С. Попов «Электрические измерения». М «Энергия», 1974 г.
2. В.Н. Малиновский «Электрические измерения». М «Энергоиздат», 1982 г.
3. В.И. Котур и др. «Электрические измерения и электроизмерительные приборы». М. Эн. 1986 г.
