Лабораторная работа №5. 1. Почему определение измеряемых величин по показаниям приборов, включенных через измерительные трансформаторы

1. Почему определение измеряемых величин по показаниям приборов, включенных через измерительные трансформаторы, с учетом номинальных коэффициентов трансформации приводит к возникновению погрешностей?

У трансформатора свои погрешности – токовая и угловая. Эти погрешности отражаются на показаниях.

2. В чем состоит различие в режимах работы измерительных трансформаторов тока и напряжения?

ТТ – режим близкий к КЗ

ТН – режим близкий к ХХ

3. С какой целью и какими методами производиться разметка зажимов измерительных трансформаторов тока и напряжения?

Разметку зажимов трансформаторов необходимо проводить по следующим причинам:

1. Чтобы не спутать первичную обмотку со вторичной

2. Чтобы правильно подключить зажимы к сети, т. к. в противном случае измерительный прибор, включаемый во вторичную обмотку трансформатора, может работать некоректно.

Для разметки зажимов измерительных трансформаторов тока и напряжения применяется метод баллистического толчка. Трансформатор подключается по схеме рис. 5 и рис. 6. Суть метода заключается в том, что при кратковременном нажатии на кнопку SB1 происходит импульс тока, который проходит через трансформатор на вольтметр и стрелка прибора отклоняется. Разметка произведена верно, если стрелка отклонилась в положительном направлении.

4. Каким образом влияет изменение сопротивления нагрузки вторичной цепи трансформатора напряжения на его погрешности?

При уменьшении сопротивления нагрузки увеличивается ток вторичной цепи. Следовательно увеличиваются потери на вторичной обмотке, трансформатор начинает работать в режиме отличном от ХХ. Следовательно, больше погрешность.

5. Какие способы применяются для уменьшения погрешностей трансформатора тока?

Отрицательную токовую погрешность можно уменьшить, отмотав от вторичной обмотки трансформатора тока то или иное число витков. Такой способ уменьшения токовой погрешности называется витковой коррекцией. При витковой коррекции число витков вторичной обмотки становится меньше номинального.

Искусственно изменяя магнитную индукцию в магнитопроводе, можно увеличить его магнитную проницаемость и тем самым снизить погрешность ТТ.

Компенсацию погрешностей можно осуществить следующими способами: 1) спрямлением кривой намагничивания; 2) подмагничиванием магнитопровода; 3) созданием нулевого потока; 4) перераспределением потоков рассеяния.

6. Каким образом определяется результат измерения мощности электродинамическим ваттметром, включенным через измерительные трансформаторы тока и напряжения?

Через коэффициент трансформации привести к первичной обмотке.

7. Почему при измерениях мощности в цепях с малым cos φ угловые погрешности измерительных трансформаторов могут увеличить погрешности измерения?

Малый коэффициент мощности свидетельствует о реактивном характере нагрузки, а раз нагрузка реактивная, то она потребляет реактивный ток. С увеличением нагрузки этот ток увеличивается. Ваттметр при нормальном подключении считает активную мощность, а не реактивную.

8. Определить цену деления амперметра и вольтметра, включенных через измерительные трансформаторы, если цена деления самих приборов равна С_А=0,05 А/дел, С_V = 1 В/дел, а коэффициенты трансформации К_I = 50, К_U = 100.

9. Почему нельзя размыкать вторичную обмотку трансформатора тока под нагрузкой и для чего производиться заземление одного из ее концов?

При размыкании вторичной обмотки размагничивающее действие её тока исчезает, и магнитный поток возрастает в десятки и сотни раз. На выводах вторичной обмотки возникает опасное для жизни напряжение, а сам трансформатор тока может выйти из строя вследствие разрушения изоляции или перегрева от увеличения потерь в магнитопроводе. Поэтому в цепь вторичной обмотки обязательно вводится шунтирующий ключ S, который должен замыкаться до того, как отключается амперметр.

10. Каковы особенности измерительных трансформаторов постоянного тока?

Две обмотки, питаемые переменным током, включены навстречу одна к другой. Управляющая обмотка на схеме показана в виде проводника, проходящего через оба сердечника. Постоянный ток определяется напряжением и параметрами цепи и почти не зависит от состояния сердечников.

Цепь постоянного тока обычно обладает большим полным сопротивлением для переменного тока, и поэтому прибор работает в режиме подавленной второй гармоники. Если подводимое переменное напряжение U~ ниже величины, необходимой для насыщения, то при наличии постоянного тока I= в управляющей обмотке в течение одного полупериода насыщается один сердечник, а в течение следующего полупериода — другой сердечник. Поэтому всегда один из сердечников остается ненасыщенным и к этому сердечнику можно применить правило ампер-витков, выраженное уравнением

Поскольку управляющий ток не меняется, то и выходной ток течение полупериода остается постоянным. В следующий полупериод, когда управление осуществляется вторым сердечником, о лишь меняет свое направление.

Следовательно, ток в обмотках представляет собой переменный ток с прямоугольной формой волны. Его амплитуда определяется величиной постоянного тока и коэффициентом трансформации (отношением числа витков обмоток). Мостовой выпрямитель позволяет измерять ток магнитоэлектрическим амперметром Погрешность измерения вместе с погрешностью самого прибор не превышает 1,5... 2 %. Точность может быть еще повышена применением стабилизированного источника переменного тока. Этот прибор экономичен, удобен для дистанционных измерений и дает возможность суммировать величины двух токов.