3.Вимірювальні трансформатори змінного струму та напруги

Вимірювальні трансформатори струму та напруги (рис.1.3) застосовують для перетворення (зменшення або збільшення) струмів та напруг в строго визначене число разів із збереженням їхньої фази.

Вони використовується для розширення меж вимірювання приладів. Крім того, вимірювальні трансформатори дозволяють гальванічно розділити частини вимірювального кола: коло високої напруги від кола вимірювального приладу, а також узгодити окремі частини вимірювального пристрою.

Рис. 1.3

Вимірювальні трансформатори складаються із двох ізольованих обмоток, розміщених на феромагнітних осердях (рис. 1.3). Первинна обмотка має число витків W₁, вторинна – W₂. Виводи первинної обмотки під’єднують до вимірювального кола, а до затискачів вторинної обмотки під’єднуються засоби вимірювання. Вторинні кола трансформаторів заземлюють для безпечної роботи.

Первинну обмотку трансформатора струму вмикають у вимірюване коло послідовно, трансформатора напруги – паралельно. Для правильного вмикання трансформаторів їх затискачі мають спеціальні позначення (рис.2.27).

Вимірювані величини визначаються за показами приладів, помноженими на відповідні коефіцієнти трансформації.

4.Параметри шкали

Ц іна поділки шкали – це відношення значення максимальної межі вимірювання приладу до кількості поділок шкали .

У випадку, коли нульова відмітка по середині шкали

Абсолютна похибка градуювання шкали визначається як половина ціни поділки

.

Чутливість – здатність засобу вимірювання реагувати на зміну вхідного сигналу. Визначається як відношення зміни вихідної величини засобу вимірювань до зміни вхідної величини, що її викликає,

.

У випадку коли статична характеристика засобу вимірювання лінійна, тоді S=const, а шкала рівномірна.

Також чутливість можна виразити як . Спробуйте довести

2. Підготовка до роботи

1. Для вимірювання струму застосовується магнітоелектричний амперметр М903 з параметрами: максимальний струм повного відхилення I_м = 2 мА, номінальна напруга U_м = 75 мВ, кількість поділок N = 50. В протоколі виконання (п. 1) представити:

• максимальну межу вимірювання I_max приладу (який максимальний струм може виміряти даний прилад?);

• ціну поділки С₁, чутливість приладу S₁, абсолютну похибку градуювання шкали без шунта;

1. За допомогою цього приладу необхідно виміряти струм до 1,5 А. Якщо це можливо, як це здійснити? Представити схему з'єднання і розрахувати наступні параметри приладу (представити в протоколі виконання п. 1):

• нову межу вимірювання приладу I_х з шунтом (який максимальний струм зможе вимірювати даний прилад після під’єднання шунта?);

• ціну поділки С₁, чутливість приладу S₁, абсолютну похибку градуювання шкали з шунтом;

• опір шунта R_ш;

• обчислити значення струмів, які відповідають оцифрованим відміткам, при роботі приладу сумісно з шунтом (результати звести в протокол п. 1, табл. 1);

1. Для вимірювання струму застосовується також магнітоелектричний прилад М906 за параметрами: струм повного відхилення I_м = 10 мА, внутрішній опір R_м = 4 Ом, кількість поділок N = 50. Для розширення межі вимірювання струму застосовується шунт 75 РИ (номінальний струм I = 1,5 А, номінальна напруга U = 75 мВ, опір шунта R_ш розрахований в попередньому пункті), який застосовується разом з М903. Розрахувати параметри приладу (результати представити в протоколі виконання п. 2):

• максимальну границю вимірювання I_max приладу без шунта;

• ціну поділки приладу С₁, чутливість приладу S₁, абсолютну похибку градуювання шкали без шунта;

• нову межу вимірювання приладу I_х з шунтом (зверніть увагу, що номінальні напруги приладу і шунта відрізняються!);

• ціну поділки приладу С₁, чутливість приладу S₁, абсолютну похибку градуювання шкали з шунтом;

• обчислити значення струмів, які відповідають оцифрованим відміткам, при роботі приладу сумісно з шунтом (результати звести в протокол п. 2, табл. 2);

1. Необхідно виміряти напругу міліамперметром! М906 з параметрами: струм повного відхилення I_м = 1 мА, внутрішній опір R_м = 160 Ом, кількість поділок N = 50 (цей прилад відрізняється від попереднього). В протоколі виконання (п. 3) представити:

• максимальну границю вимірювання U_max приладу (яку напругу може виміряти даний міліамперметр?);

• ціну поділки приладу С₁, чутливість приладу S₁, абсолютну похибку градуювання шкали без додаткового опору;

1. За допомогою цього міліамперметру необхідно виміряти напругу, що наводиться в таблиці 2.1 (відповідно номера своєї бригади). Що для цього слід зробити? Нарисувати схему підключення приладу (п. 3, рис. 1 протоколу) та розрахувати параметри приладу. Результати представити в протоколі виконання (п. 3):

• нову межу вимірювання приладу U_х з додатковим опором;

• ціну поділки приладу С₁, чутливість приладу S₁, абсолютну похибку градуювання шкали з додатковим опором;

• значення додаткового опору R_д, необхідного для вимірювання напруги U_х;

• обчислити значення напруг, які відповідають оцифрованим відміткам, при роботі приладу сумісно з додатковим опором (результати занести в протокол п. 3, табл. 3);

Табл. 2.1

№ бригади	1	2	3	4	5
Граничне значення напруги, В	10	15	20	25	5

6. Для вимірювання змінного струму застосовується електромагнітний амперметр А3 з максимальною межею вимірювання I_max = 5 А, кількістю поділок в робочій частині шкали між відмітками 1 і 5 А N = 20. За допомогою цього амперметра необхідно виміряти струм до 200 А. Як це зробити? Розрахуйте ціну поділки цього приладу (п. 4 протоколу).

7. Для перевірки правильності показів приладу А3 застосовується амперметр А2. Даний прилад працює разом з вимірювальним трансформатором струму (ВТС) типу Т – 0,66У3 (номінальний первинний струм I₁ = 200А і вторинний I₂ = 5А). Тому його шкала розмічена в значеннях струму, що протікає по первинній обмотці трансформатора (з врахуванням коефіцієнта трансформації ВТС). Розрахувати коефіцієнт трансформації k.

8. Здійснити аналогічні розрахунки для вольтметрів V2 (максимальна границя вимірювання U_max = 12,5 кВ) та V3 (максимальна границя вимірювання U_max = 150 В, кількість поділок в робочій частині шкали між відмітками 50 і 150 В N = 20). Дані прилади працюють з вимірювальним трансформатором напруги (ВТН) типу НОМ – 10 (номінальна первинна напруга U₁ = 10 кВ і вторинна U₂ = 100 В). Результати представити в протоколі виконання (п. 5).