Методические рекомендации к лабораторным работам: "Проверка работоспособности телеметрического выхода счетчика", "Комплекс технических средств «Энергия»", "Программирование микропроцессорного устройства «Энергия–микро»", страница 3

Погрешности однофазных трансформаторов напряжения могут быть определены аналитически из схемы замещения трансформатора (рис. 1.1.1.). сопротивление вторичной обмотки трансформаторов Х₂ и R₂, сопротивления внешней цепи Х и R, вторичный ток I₂ и вторичное напряжение U₂ должны быть приведены к числу витков первичной обмотки согласно выражениям

 ,                            (1.1.3)

где n=w₁/w₂.

Погрешности могут быть также определены и наглядно представлены с помощью векторной диаграммы (рис. 1.1.2.). Последняя  не отличается от диаграммы силового трансформатора. Однако чтобы проследить зависимость погрешности от нагрузки, целесообразно выделить особо треугольники падения напряжений от тока намагничивания и тока нагрузки. Исходной величиной при построении векторной диаграммы является вектор вторичного напряжения , направленный вертикально. Вектор вторичного тока  сдвинут относительно вектора напряжения на угол . Вектор магнитного потока Ф направлен по горизонтальной оси, если пренебречь угловым сдвигом между векторами вторичного напряжения и ЭДС. вектор намагничивающего тока I₀ опережает вектор магнитного потока на угол . Треугольник АВС определяет падение напряжения в сопротивлении первичной обмотки от намагничивающего тока.

Рис. 1.2.2. Векторная диаграмма трансформатора напряжения.

Если трансформатор не нагружен, конец вектора U₁ находится в точке С. треугольник CDE определяет падение напряжения в сопротивлениях первичной и вторичной обмоток от тока нагрузки. Вектор ОЕ представляет собой первичное напряжение нагруженного трансформатора.

Определим с помощью векторной диаграммы погрешность трансформатора напряжения, у которого отношение чисел витков равно номинальному коэффициенту трансформации. При этом условии погрешность в напряжении равна:

           (1.1.4)

Отрезок ЕО заменен его проекцией на вертикальную ось, что не вносит заметной ошибки, поскольку угол мал. Погрешность в напряжении отрицательна, так как U₂n<U₁.

При определении угловой погрешности угол в радианах можно принять равным его синусу, что не внесет заметной ошибки, поскольку угол  мал, .                                            (1.1.5)

т. е угловая погрешность также отрицательна, поскольку вектор  отстает от вектора U₁.

1.1.3. Выбор трансформаторов напряжения. При проектировании электрической установки выбирают типы трансформаторов напряжения в соответствии с измерительными приборами и реле, подлежащими присоединению к ним. Далее подсчитывают ожидаемую нагрузку трансформаторов и проверяют погрешности.

В нормальном режиме нагрузка трансформатора определяется потреблением присоединенных измерительных приборов и реле. По этой нагрузке и соответствующим заводским характеристикам можно судить, в каком классе и с какой погрешностью будет работать намеченный к установке трансформатор и, следовательно, о пригодности его для питания присоединенных приборов и реле. Как указано выше, для щитовых измерительных приборов допускают погрешности, соответствующие классам точности 1 и 3; для счетчиков  –  классу 0,5. Для большинства реле допускают погрешности 3  –  5⁰о.

При определении вторичной нагрузки сопротивление проводов от трансформатора напряжения до приборов, установленных на щите управления, не учитывают, поскольку это сопротивление относительно мало и незначительно влияет на вторичный ток. Однако сопротивление проводов создает дополнительную потерю напряжения; напряжение у зажимов измерительных приборов уменьшается и погрешность измерения увеличивается. Согласно ПУЭ потери напряжения в проводах к счетчикам не должна превышать 0,5%, а в проводах к щитовым измерительным приборам  –  3%. Обычно потеря напряжения значительно меньше. При определении потерь напряжения в проводах учитывают только их активное сопротивление, поскольку индуктивное сопротивление мало. Из условия механической прочности сечение проводов не должно быть меньше 1,5 мм² для медных проводов и 2,5 мм²  –  для алюминиевых.

1.2. Измерительные трансформаторы тока.

1.2.1. Основные понятия и определения. Измерительным трансформатором тока называют трансформатор, предназначенный для преобразования тока до значения, удобного для измерения, и выполненный так, что вторичный ток, увеличенный в К_ном раз, соответствует с требуемой точностью первичному току как по модулю, так и по фазе. Множитель К_ном представляет собой номинальный коэффициент трансформации трансформатора тока.

Применение трансформаторов тока обеспечивает безопасность при работе с измерительными приборами и реле, поскольку цепи высшего и низшего напряжений разделены; позволяет унифицировать конструкции измерительных приборов для номинального вторичного тока 5А (реже 1 или 2,5А), что упрощает их производство и снижает стоимость.

Первичную обмотку трансформатора тока включают последовательно в цепь измеряемого тока. Она имеет небольшое число витков (вплоть до одного витка) и выполняется из проводника относительно большого сечения. Вторичная обмотка рассчитана на значительно меньший ток и соответственно имеет большее число витков. Токовые катушки измерительных приборов или реле подключают ко вторичной обмотке трансформатора тока последовательно. Поскольку сопротивление трансформатора тока вместе с присоединенными к нему приборами ничтожно мало, оно никак не влияет на значение первичного тока. Последний может изменяться в широких пределах: в нормальном режиме  –  от 0 до 1,2  –  1,3 номинального, а при КЗ может превысить номинальный в десятки раз. Выводы первичной обмотки обозначают буквами Л₁ и Л₂, вторичной  –  И₁ и И₂.

Под номинальным первичным током понимают ток, для которого предназначен трансформатор. Он принят в качестве базисной величины, к которой отнесены другие характерные параметры.

Стандартная шкала номинальных первичных токов содержит значение токов от 1 до 40000А.

Под номинальным вторичным током трансформатора тока понимают ток, для которого предназначены приборы, подлежащие присоединению к его вторичной обмотке.