3.4 Вимірювальні трансформатори змінного струму

Вимірювальні трансформатори струму (ТС) і напруги (ТН) використовують як перетворювачі великих змінних струмів і напруг у відносно малі струми і напруги, допустимі для вимірювань приладами з невеликими стандартними границями вимірювань (як правило, амперметри на 5 А, вольтметри на 100 В) тобто, являють собою по суті масштабні перетворювачі. Вони призначені для виміру струму і напруги в системах обліку електроенергії та живлення схем захисту в системах електропостачання, а також для ізоляції ланцюгів виміру й захисту від високої напруги.

За принципом дії вимірювальні трансформатори подібні до силових і складаються із двох ізольованих одна від одної обмоток, намотаних на феромагнітному осерді: первинної з числом витків w₁ і вторинної з числом витків w₂. В ТС, як правило, первинний струм більший за вторинний , то і w₁ < w₂. В ТН первинна напруга більша вторинної , тому в них w₁ > w₂.

Вторинна обмотка ТС повинна бути обов’язково замкнута на навантаження (вимірювальний чи релейний прилад). Розімкнутий стан обмотки є аварійним режимом. Первинну обмотку ТС включають у вимірювальне коло послідовно, а ТН– паралельно. Вимірювальні прилади включають у вторинні обмотки (рис. 3.3).

ТС

Рис 3.3. Cхема включення трансформаторів струму і напруги

та вимірюваних приладів у їхні вторинні кола.

Коефіцієнти і називають дійсними коефіцієнтами трансформації, але в зв'язку з тим, що вони залежать від значень струмів і напруг, характеру і значення навантаження вторинного кола, частоти струму і конструкції трансформатора, то покази приладів множать не на дійсні, а на постійні номінальні коефіцієнти трансформації:

; .

ТН працюють практично в режимі холостого ходу, а ТС в режимі короткого замикання. Тому при відключенні приладів (наприклад, на повірку) виводи вторинних обмоток ТС необхідно закоротити, а ТН – заізолювати.

3.5 Приклади розв'язування задач Задача №3

Вольтметр на В з шкалою 0-1000 В під'єднаний до мережі через трансформатор напруги з коефіцієнтом трансформації К_ТН2-10000/100.

Визначити напругу мережі, якщо стрілка вольтметра зупинилась на поділці 800 В. Визначити відносну найбільш можливу похибку при вимірюванні напруги, якщо клас точності вольтметра , а трансформатор напруги має клас точності . Визначити також абсолютну похибку при вимірюванні напруги.

Розв`язання

1 Коефіцієнт трансформації, при якому відградуйована шкала приладу: .

Показ приладу за шкалою, що відповідає номінальному значенню

.

3 Величина напруги первинного кола:

.

4 Відносна похибка, що вноситься вольтметром:

.

5 Загальна відносна похибка з врахуванням похибки трансформатора напруги :

.

6 Найбільш можлива похибка при вимірюванні напруги:

.

7 Верхня межа можливої дійсної напруги

.

8 Нижня межа можливої дійсної напруги

.

Задача №4

Гальванометр магнітоелектричної системи планують використати в якості ампервольтметра. Опір рамки гальванометра Ом. Постійна гальванометра . Число поділок шкали n-10. Визначити опір шунтів, щоб вимірювати струм до А. і А, а також величини додаткових опорів, за допомогою яких можна було б вимірювати напругу до  В і  В.