ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ

Для расширения пределов измерения измерительных приборов в цепях переменного тока высокого напряжения используются трансформаторы напряжения и трансформаторы тока. Расширение пределов измерения с помощью добавочных резисторов и шунтов в этих цепях неприемлемо по той причине, что обмотки измерительных приборов находились бы под высоким напряжением и эксплуатация их представляла бы большую опасность для обслуживающего персонала. Возникли бы большие трудности по выполнению надежной изоляции измерительных приборов.

Для защиты высоковольтных сетей и оборудования используются всякого рода реле защиты, которые включаются в сеть так же, как и измерительные приборы,— с помощью трансформаторов тока и напряжения.

При использовании измерительных трансформаторов измерительные приборы и реле подключаются к вторичной обмотке измерительного трансформатора, надежно изолированной от первичной высоковольтной обмотки. Вторичные обмотки выполняются на малые напряжения, не опасные для обслуживающего персонала. Расширение пределов измерения амперметров при использовании шунтов в цепях переменного тока приводит к существенным погрешностям из-за индуктивностей обмотки амперметра и шунта. По этой причине для расширения пределов измерения амперметров всегда используются трансформаторы тока независимо от значения напряжения измеряемой цепи.

Если трансформатор напряжения выполнен как обычный трансформатор, то возникают значительные погрешности измерения из-за того, что U₁ ≠ E₁ и U₂ ≠ Е₂ по причине падения напряжения в его обмотках. Для повышения точности измерения необходимо уменьшить падение напряжения в обмотках трансформатора.

Повышение точности измерений сводится к уменьшению тока холостого хода трансформатора.

Реактивная составляющая тока холостого хода I_р определяется из уравнения I_pw₁ = H_стl_ст + H₀l₀. Ее уменьшение достигается тем, что магнитопровод выполняется из высококачественной электротехнической стали с высокой магнитной проницаемостью μ_аст . Кроме того, трансформатор рассчитывается для работы с малым значением амплитуды магнитной индукцииВ_m — около 0,4 — 0,8 Тл. Все это существенно снижает напряженность магнитного поля в сталиН_ст = В/μ_аст и в воздушном зазоре Н₀ = В/μ₀ магнитопровода и, естественно, снижает реактивную составляющую тока холостого хода. С той же целью магнитопровод трансформатора выполняется с минимальным значением воздушного зазора, что достигается высококачественной обработкой пластин и сборкой магнитопровода. Активная составляющая I_а обусловлена потерями в стали магнитопровода. Ее уменьшение достигается тем, что для магнитопровода используется сталь с малыми значениями удельных потерь ΔP₁₀, ΔP₁₅ и, как уже было сказано, трансформатор работает при малых значениях В_m .

При выполнении указанных выше условий вторичное напряжение трансформатора пропорционально первичному:

Однако абсолютной точности получить невозможно, и трансформаторы напряжения имеют определенную погрешность, так же как и измерительные приборы. По точности измерений трансформаторы делятся на классы точности: 0,2; 0,5; 1 и 3.

Необходимо отметить, что при определении цены деления измерительных приборов под коэффициентом трансформации измерительных трансформаторов понимают отношения:

для трансформатора напряжения — номинальных значений напряжений первичной и вторичной обмоток

для трансформатора тока — номинальных значений токов

первичной и вторичной обмоток

Цена деления амперметра

где С_А — цена деления амперметра; С'_A — цена деления амперметра с трансформатором тока.

Цена деления вольтметра

где С_B — цена деления вольтметра; С'_B — цена деления вольтметра с трансформатором напряжения.

Цена деления ваттметра

где С_Вт — цена деления ваттметра; С'_Вт — цена деления ваттметра с трансформаторами тока и напряжения.