Практическое руководство к лабораторным занятиям по курсу "Информационно измерительная техника". Часть I

Министерство образования Республики Беларусь

Гомельский государственный технический университет

им. П. О. Сухого

Кафедра "Электроснабжение"

Широков О.Г., Бутенко А.В.

Практическое  руководство

к лабораторным занятиям по курсу

"Информационно измерительная техника"

для студентов специальности Т.01.01.

Часть I

Гомель 2001

УДК 621.317.3

Составил: Широков О.Г., Бутенко А.В.

Практическое руководство к лабораторным занятиям по курсу "Информационно измерительная техника" для студентов специальности Т.01.01. Часть I. – Гомель: ГГТУ, 2001. –48с.

Целью пособия является углубление знаний в области информационно измерительной техники и электрических измерений.

Рецензент: доцент, к.т.н. Бохан А.Н.

ã Гомельский государственный технический университет

им. П.О. Сухого, 2001.

Лабораторная работа №1

Измерительные трансформаторы тока и напряжения

1. Цель работы

Ознакомиться с назначением, характеристиками и конструкцией измерительных трансформаторов тока и напряжения, изучить методы измерения амплитудной и фазовой погрешностей измерительных трансформаторов. Ознакомиться с устройством и назначением аппарата К507, освоить методику и порядок измерения погрешностей измерительных трансформаторов тока и напряжения.

2. Основные теоретические сведения

2.1. Назначение и основные технические характеристики измерительных трансформаторов

Измерительные трансформаторы применяются для расширения пределов измерения амперметров, вольтметров, ваттметров, счетчиков электрической энергии и других приборов. С помощью измерительных трансформаторов осуществляется гальваническое разделение частей измерительной схемы и отделение цепи высокого напряжения от цепи измерительного прибора без потери точности, чем обеспечивается безопасность измерений. Применяются они и для согласования отдельных частей измерительного устройства.

В электроэнергетических системах измерительные трансформаторы тока и напряжения применяются в первую очередь на электрических станциях и подстанциях системы электроснабжения, ячейках распределительных устройств и т.д. для измерения и контроля за режимными параметрами (ток, напряжение, мощность, потребляемая энергия, коэффициент мощности, частота и т.д.), а также для контроля изоляции в кабельных сетях и обеспечения работы средств релейной защиты и автоматики. В подавляющем большинстве случаев такие трансформаторы выполнены трехфазными и рассчитаны на номинальный вторичный ток трансформаторов тока 5 А и номинальное вторичное напряжение трансформаторов напряжения 100 В.

Измерительный трансформатор имеет первичные (входные) 1-2 и вторичные (выходные) 3-4 зажимы (рис.1).

Рис.1.1. Электрическая схема однофазного
измерительного трансформатора

1-2 – первичные (входные) зажимы; 3-4 – вторичные (выходные) зажимы; W₁, W₂ – число витков первичной и вторичной обмоток;
U₁ – напряжение, приложенное к первичной обмотке (первичное); I₁, I₂ – токи, протекающие по первичной и вторичной обмоткам– сопротивление нагрузки; U₂ – напряжение на вторичное обмотке (вторичное); 5 – магнитопровод.

Первичные зажимы подключаются к цепи, в которой производится измерение, ко вторичным – присоединяется измерительный прибор или его часть, которые характеризуются нагрузкой

Трансформатор тока является преобразователем тока в ток. Входной (первичной) величиной его является ток I₁, протекающий в первичной цепи. Выходной (вторичной) – является ток I₂, протекающий в нагрузке.

Трансформатор напряжения является преобразователем напряжения в напряжение. Входной (первичной) величиной для него является напряжение U₁, а выходной – напряжение U₂ на выходных зажимах (нагрузке).

Основными техническими характеристиками измерительного трансформатора тока являются номинальные значения первичного и вторичного токов I_1н, I_2н, номинальная частота, номинальное сопротивление нагрузки Z_н или номинальное значение мощности, отдаваемой вторичной цепью нагрузке. Аналогичными характеристиками трансформатора напряжения являются номинальное значение первичного и вторичного напряжений U_1н, U_2н, частоты, вторичной мощности P_2н или нагрузки Z_н.

Номинальными коэффициентами преобразования измерительных трансформаторов будут соотношения:  – для трансформаторов тока и  – для трансформаторов напряжения, а действительными коэффициентами преобразования соответственно:  и , где I₁, I₂, U₁,U₂ – действительные значения токов и напряжений.

Однако в электроизмерительной технике измерительные трансформаторы характеризуют не коэффициентом преобразования, а коэффициентом трансформации К, который определяется отношением первичной величины ко вторичной. Номинальными коэффициентами трансформации трансформаторов тока и напряжения будут соответственно:  и . Действительные коэффициенты трансформации соответственно:  и .

2.2. Погрешность измерительных трансформаторов

В реальном трансформаторе вторичная величина (ток, напряжение) отличается от своего идеального значения и по модулю и по фазе. Отличие по модулю характеризуется амплитудной погрешностью f_I, f_U: