Измерительные преобразователи. Расширение пределов измерения амперметров. Погрешность измерения мощности

«Чем больше я знаю, тем                                                                                                                                   меньше я понимаю»

Сократ.

Лекция 16

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Расширение пределов измерения амперметров

Применяются четырехзажимные шунты.  (ШУНТ-Ответвление (англ.)).

Токовые зажимы включаются последовательно в измеряемую цепь.

К потенциальным зажимам подключается амперметр.

обозначение шунта

Обычно применяется для измерения постоянного тока. Бывает внешний и встраиваемый в изм. Прибор.

R_Ш = R_А/(n - 1),

n = I / I_Н ,

I > I_Н ,

R_А - сопротивление обмотки  амперметра;

n -   коэффициент расширения предела;

I -   измеряемый ток;

I_Н - верхний предел шкалы амперметра.

Расширение пределов измерения вольтметров

Осуществляется добавочным сопротивлением R_Д:

                        R_Д = R_U (n - 1),

n = U_ИЗМ / U_Н ,

                       U_ИЗМ > U_Н ,        

R_U -    сопротивление обмотки вольтметра;

n -       коэффициент расширения предела;

U_ИЗМ - измеряемое напряжение;

U_Н -    верхний предел шкалы вольтметра.

Обозначение добавочного резистора

Обычно применяется в цепях до 1000 В

Бывает внешний и встраиваемый в измерительный прибор.

Измерительные трансформаторы тока и напряжения (ТТ, ТН)

- преобразование больших переменных токов и напряжений в меньшие, удобные для измерения

- разделения цепей высокого напряжения и измерительных приборов.

Первичная обмотка ТТ включается последовательно, ее зажимы обозначаются Л1 - Л2 (линия).

Зажимы вторичной обмотки: И1 - И2 (измерение).

Нормальный режим работы ТТ: близкий к короткому замыканию.

Условие подключения:

Направление тока в приборе такое же, как без использования ТТ.

Однофазные (а), двух фазные (б).

Схема неполной звезды

Измерения: метод 2-х ваттметров для P и Q (и соответствующие счетчики электроэнергии).

Схема полной звезды

измерения: метод 3-х ваттметров для P и Q и соответствующие счетчики электроэнергии.

Первичная обмотка ТН включается параллельно, ее зажимы обозначаются А - Х (начало - конец).

Режим вторичной обмотки близок к холостому ходу, ее зажимы: а - х.

                   Условие подключения:

Полярность напряжения на приборе такая же, как без использования ТН.

А) Однофазный ТН с предохранителями F1 и  F2, заземлением. Так же может обозначаться как силовой ТН (б, в). Разные способы обозначения.

Открытый треугольник из 2-х ТН               

                                                                   3-х фазный ТН

                                                                    U_Л=100 В

Такое обозначение, когда хотят показать, что используются однофазные ТН.

Только линейные напряжения (измерения: метод 2-х ваттметров для P и Q и соответствующие счетчики электроэнергии). Метод одного ваттметра измерения Q и счетчик (также и P).

Разомкнутый треугольник из 3-х ТН (3-х фазный ТН)

Определение замыканий на землю в цепях с изолированной нейтралью (релейная защита).

Однофазная цепь - заземляются генераторные зажимы приборов.

Измерительные трансформаторы

делятся на лабораторные (переносные) и стационарные.

                 Переносные ТТ

 в цепях 25 Гц - 10 кГц, номинальное напряжение U_1ном : 660 В - 35 кВ.

Номинальные: первичный ток I_1ном : от 0,1 А до 30 кА,

                             вторичный ток I_2ном : 1; 2 А при частоте 50 Гц, 5 А - во всем диапазоне частот.

Использование ТТ с ном. током 1А снижает падение напряжения в 5 раз по сравнению с ТТ у которого ном. ток 5 А.

                 Стационарные ТТ

в цепях 50 Гц, номинальное напряжение U_1ном : 660 В - 35 кВ.

Номинальные: первичный ток I_1ном :  от 1 А до 60 кА,

                              вторичный ток I_2ном : 1; 2; 2,5; 5 А.

                 Переносные ТН

в цепях 50 Гц, номинальные: первичное напряжение U_1ном : 127 В - 35 кВ;

                                                       вторичное напряжение U_2ном : 100/3; 100/     ;100, 150 В.

P_ном нагрузки: 2,5;  5; 10; 15 ВА – для ТТ,

                           5;   10; 15; 25 ВА – для ТН.

Коэффициент мощности  равен 0,8-1,0 при активном характере нагрузки.

                 Стационарные ТН

в цепях 50 Гц, номинальные: первичное напряжение U_1ном : 220 В - 35 кВ;

                                                        вторичное напряжение U_2ном : 100/     ;100, 150 В.

P_ном нагрузки: 2,5;  …  ; 100 ВА – для ТТ,

                           5;   10; 15; 25 ВА – для ТН.

      Классы точности лабораторных:

0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2 – для ТТ;

 0,05; 0,1; 0,2; 0,5            – для ТН.

                   f_I = 100(K_ном·I₂ - I₁)/ I₁ = 100(K_ном - K_д)/ K_д ;               

                   f_U = 100(K_ном·U₂ - U₁)/ U₁ = 100(K_ном - K_д)/ K_д , 

K_ном - номинальный коэффициент трансформации;

K_д - действительный коэффициент трансформации;

I₁, I₂, U₁, U₂ - токи и напряжения в первичной и вторичной цепях.

         Класс точности определяет пределы допускаемых угловой погрешности и погрешности коэффициента трансформации.

     Классы точности стационарных:

0,2; …; 10 – для ТТ;

 0,2; …; 3   – для ТН.

     Пределы допускаемых погрешностей лабораторных ТТ:

f _{I доп} = ±[a + b ((I_{1 ном}/ I₁)-1)] ;

d _{I доп} = ±[c + d ((I_{1 ном}/ I₁)-1)] ;

                                                                                лабораторных ТН:

f _{U доп} = ± a U _{1 ном}/ U₁ ;

d _{U доп} = ± c U _{1 ном}/ U₁ .

Угловая погрешность характеризует угол фазового сдвига вторичного тока (или напряжения) относительно первичного. Она положительна, если повернутый на 180 градусов вектор тока (или напряжения) вторичной обмотки - I2 (-U2) опережает вектор первичной обмотки I1 (U1), и отрицательна, если - I2 (- U2) отстает от I1 (U1). Погрешности измерительных трансформаторов обусловлены потерями энергии в сердечнике и обмотках. Они зависят от значений первичных тока или напряжения и от мощности нагрузки во вторичной цепи.