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 U2 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 :

Uw1

К Uном ═ ——— ═ ——

24 Uw2

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 KUном

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

γu = (1 – KU/ KUн) 100.

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

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

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 = Ú22(R2+jx2).

Здесь R и х –параметры с учетом того, чтоÍ10 - Í2 , :

Ú1 = - Е21(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 γU , δU 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