Измерительные трансформаторы напряжения

Измерительные трансформаторы напряжения применяются при измерении высоких напряжений переменного тока. В этих трансформаторах первичное напряжение U₁ больше вторичного U₂, поэтому у них w₁ < w₂ . обе обмотки выполняются из большого количества витков относительно тонкого провода. Вторичное номинальное напряжение U_{2 н} стандартизировано и составляет 100 или 100/√ 3 В.

Первичная обмотка трансформатора напряжения включается в измеряемую цепь параллельно. Ее выводы маркируются буквами А и Х. к выводам вторичной обмотки, маркируемым буквами а, х подключают параллельно вольтметры и напряженческие цепи ваттметров, счетчиков и других приборов – рис. 3.6. Измерительные трансформаторы напряжения работают в режиме, близком к холостому ходу, т.к. во вторичную обмотку подключается нагрузка с большим сопротивлением.

Номинальный коэффициент трансформации трансформатора:

U_1н w₁

К _Uном ═ ——— ═ ——

24 U_2н w₂

Он указывается на щитке трансформатора наряду со значением номинальной мощности и первичного напряжения. Зная показания

 

U₁

 

A X

Рис. 3.6. Схема включения

W₁ трансформатора

напряжения.

Ф₁

W₂

 

a U₂ x

I₂

V

 

вольтметра U₂ и коэффициент трансформации, можно определить первичное напряжение:

U₁ = U₂ K_Uном

При напряжениях, отличных от номинальных, коэффициент трансформации несколько отличается от номинального. Погрешность коэффициента трансформации, называемая погрешностью по напряжению, определяется по формуле:

γ_u = (1 – K_U/ K_Uн) 100.

Угловая погрешность трансформатора напряжения δ_U представляет собой фазовый угол между вектором напряжения U₁ и вектором напряжения U₂ , повернутым на 180^О С.

При выборе трансформатора нужно обеспечить выполнение условия S=I₂ U₂ ≤ S_н.

На рисунке 3.7. приведена векторная диаграмма измерительного трансформатора напряжения. Для наглядности она построена с учетом допущения w₁=w₂. I₁x₁

U₁ I₀

I₁R₁ I₁ Рис. 3.7. Векторная

- E₂ -U₂ -I₂ диаграмма трансформатора

δ напряжения.

 

I₀

0 Ф₀

 

 

U₂

I₂R₂ I₂Z₂

I₂ E₂

I₂x₂ 25

Векторы напряжений вторичной обмотки U₂ и ЭДС Е₂ стоят с учетом известных соображений:

Ú₂ = Í₂ (R + jx);0

Ė₂ = Ú₂+Í₂(R₂+jx₂).

Здесь R и х – параметры с учетом того, что Í₁=Í₀ - Í_{2, :}

Ú₁ = - Е₂+Í₁(R + jx₁) =-Ú₂+ Í₀jx₁ – Ỉ₂(R₁+ R₂) – Í₂j (x₁+x₂).

Следовательно, даже при допущении w₁=w₂ напряжение U₁ и U₂ не равны. Отличие напряжений, а следовательно, погрешности γ_U, δ_U зависят от токов и сопротивлений обмоток. Наибольшее влияние на погрешность оказывает нагрузка вторичной цепи. Увеличивая ток I₀, можно повысить магнитную индукцию в магнитопроводе до 0,6 – 1,0 Тл, что на порядок выше, чем в измерительных трансформаторах тока. Это позволяет резко уменьшить число витков обмоток и увеличить сечение проводов (уменьшая R₁, R₂, х₁, х₂).

Первичное напряжение может доходить до сотен киловольт, а номинальные мощности до 1200 ВА.

Для трехфазных цепей изготавливаются трехфазные измерительные трансформаторы напряжения. По виду охлаждения трансформаторы могут быть сухие (до 3 кВ), с заливкой масла или специальной изолирующей массы.

A

B

C Рис. 3.7. Трехфазный

^{x y} трансформатор напряжения.

^z

 

_{x y z}

a b c