Теоретическая часть к лабораторной работе №2

Датчики тока и напряжения

Вопросы, связанные с принципом работы измерительного токового шунта и делителя напряжения, достаточно подробно рассматриваются в курсах ТОЭ и в достаточно большом количестве литературных источников, поэтому в данном приложении внимание им не уделяется.

То же самое касается и трансформатора тока и трансформатора напряжения, поэтому здесь будут даны только определения данных устройств.

Трансформатором тока, являющимся наиболее широко применяемым измерительным преобразователем тока, называется такой трансформатор, в котором при нормальных условиях работы выходной сигнал является током, практически пропорциональным первичному току и при правиль­ном включении сдвинутым относительно него по фазе на угол, близкий к нулю.

Первичная обмотка трансформатора тока включается в цепь последовательно (в рассечку токопровода), а вторичная замыка­ется на некоторую нагрузку (измерительные приборы и реле), обеспечивая в ней ток, пропорциональный току в первичной об­мотке.

В трансформаторах тока высокого напряжения первичная обмотка изолирована от вторичной (земля) на полное рабочее напряжение. Один конец вторичной обмотки обычно заземляется. Поэтому онаимеетпотенциал,близкийкпотенциалуземли.

Трансформаторы тока по назначению разделяются на транс­форматоры тока для измерений и трансформаторы тока для за­щиты. В некоторых случаях эти функции совмещаются в одном ТТ.

Трансформаторы тока для измерений предназначаются для передачи информации измерительным приборам. Они устанавли­ваются в цепях высокого напряжения или в цепях с большим то­ком, т. е. в цепях, в которых невозможно непосредственное вклю­чение измерительных приборов. Ко вторичной обмотке ТТ для измерений подключаются амперметры, токовые обмотки ватт­метров, счетчиков и аналогичных приборов. Таким образом, транс­форматор тока для измерений обеспечивает:

1)преобразование переменного тока любого значения в пере­менный ток, приемлемый для непосредственного измерения с по­мощью стандартныхизмерительных приборов;

2)изолирование измерительных приборов, к которым имеет доступ обслуживающий персонал, от цепи высокого напряжения.

В данной лабораторной работе используется измерительный трансформатор тока АС1010 фирмы Talema. Его основные технические характеристики представлены в табл. П1.1.

Таблица П1.1

Характеристика	Значение
Ток первичной обмотки, А	10
Коэффициент передачи	1000:1

Измерительный трансформатор напряжения – трансформатор, предназначенный для преобразования высокого напряжения в низкое в цепях измерения и контроля. Трансформатор напряжения позволяет изолировать цепи вольтметров, частотометров, электрических счетчиков, устройств автоматического управления и контроля и т.д. от цепи высокого напряжения и создает возможность стандартизации номинального напряжения контрольно-измерительной аппаратуры. Трансформаторы напряжения подразделяются на трансформаторы переменного напряжения и трансформаторы постоянного напряжения.

Первичная обмотка (ПО) трансформатора переменного напряжения состоит из большого числа витков w ₁ и подключается к цепи с измеряемым (контролируемым) напряжением параллельно. К зажимам вторичной обмотки (ВО) с числом витков w ₂ (w2 << w1) подсоединяют измерительные приборы (или контрольные устройства). Так как внутреннее сопротивление последних относительно велико, трансформатор напряжения работает в условиях, близких к режиму холостого хода, что позволяет, зная коэффициент трансформации, определять величину первичного напряжения по результатам измерения низкого напряжения в ВО.

Работа интегральных датчиков тока и напряжения основана на эффекте Холла. В корпусе такого интегрального датчика расположен магнитопровод, датчик Холла и согласующая схема.

Принцип действия датчиков тока компенсационного типа, основанных на эффекте Холла заключается в следующем: магнитный поток, создаваемый током первичной обмотки Ip, сбалансирован дополнительным потоком, создаваемым при прохождении тока через вторичную обмотку (рис. П1.1). Датчик Холла и связанная с ним электрическая цепь используются для создания выходного тока, который является точным отображением тока первичной обмотки.

 

Рис. П1.1. Принцип работы датчика тока компенсационного типа

 

Основные преимущества интегральных датчиков тока заключаются в следующем:

- широкий частотный диапазон;

- хорошая точность;

- быстрое время отклика;

- низкий температурный дрейф;

- отличная линейность;

- отсутствие вносимых потерь.

Принцип действия датчиковнапряжения компенсационного типа, основанных на эффекте Холла, заключается в следующем: ограниченный последовательным резистором минимальный ток проходит через первичную катушку (рис. П1.2). Магнитный поток, создаваемый током первичной обмотки Ip, сбалансирован дополнительным потоком, создаваемым при прохождении тока через вторичную обмотку. Датчик Холла и связанная с ним электрическая цепь используются для создания выходного тока, который является точным отображением напряжения первичной обмотки. Датчик может быть оснащен встроенным первичным резистором.

 

Рис. П1.2. Принцип работы датчика напряжения компенсационного типа

 

Преимущества интегральных датчиков напряжения заключаются в следующем:

- преобразование высокого напряжения;

- безопасная изоляция;

- хорошая точность;

- низкий температурный дрейф;

- отличная линейность.