Измерительные трансформаторы напряжения

В сетях переменного тока для отделения измерительных приборов в целях безопасности от проводов высокого напряжения, а также для расширения пределов измерения приборов применяются измерительные трансформаторы напряжения и тока. Измерительные трансформаторы напряжения по своему устройству принципиально не отличаются от устройства силовых трансформаторов, служащих для питания ламп накаливания, электродвигателей и т. п.

Номинальным коэффициентом трансформации трансформатора напряжения k_н называется отношение номинальной величины первичного напряжения к номинальной величине вторичного напряжения.

Номинальный коэффициент трансформации обычно указывается на паспорте трансформатора в виде дроби, в числителе которой указывается напряжение первичной обмотки, в знаменателе - напряжение вторичной обмотки. Например, 6000/100, т. е. k_н в этом случае будет равен 60.

Согласно ГОСТ 1983-43 все трансформаторы напряжения имеют вторичное напряжение 100 в. Зная коэффициент трансформации трансформатора и напряжение вторичной обмотки, можно определить первичное напряжение:

U₁ = k_нU₂.

Для приборов, работающих постоянно с одним и тем же трансформатором, шкала градуируется с учетом коэффициента трансформации на первичное напряжение.

Для обеспечения высокой точности измерений трансформаторы напряжения не должны менять свой коэффициент трансформации и иметь постоянный угол в 180° между векторами первичного и вторичного напряжения. Последнее условие необходимо при включении через трансформаторы напряжения таких приборов, показания которых зависят от угла сдвига между напряжением и током сети (например, ваттметры, счетчики, фазометры и др.).

Однако в действительности наличие внутреннего падения напряжения в трансформаторе вызывает некоторые неточности как в передаче значения трансформируемого напряжения, так и в передаче фазы. Поэтому на практике трансформаторы напряжения имеют так называемую погрешность в коэффициенте трансформации и угловую погрешность.

Погрешность в коэффициенте трансформации и угловая погрешность увеличиваются с нагрузкой. Поэтому трансформаторы нельзя нагружать сверх номинальной мощности.

На паспорте трансформатора указывается номинальная мощность. Во избежание ошибок при измерениях к трансформатору необходимо подключать такое количество приборов, при котором потребляемая приборами мощность в сумме не была бы выше номинальной мощности трансформатора.

Номинальные мощности трансформаторов напряжения 200-2000 ва.

Трансформаторы напряжения изготовляются однофазными и трехфазными. На рис. 223 показана схема включения однофазного измерительного трансформатора напряжения. Для защиты трансформатора от перегрузок и коротких замыканий в цепи измерительных приборов во вторичную обмотку включается низковольтный плавкий предохранитель. В случае пробоя изоляции высоковольтной обмотки сердечник и вторичная обмотка могут получить высокий потенциал. Во избежание этого вторичная обмотка и металлические части трансформатора заземляются. Предохранитель в заземленный конец вторичной обмотки не включается. Для защиты высоковольтной сети от последствий короткого замыкания в первичной обмотке трансформатора она включается в сеть через высоковольтные предохранители. В целях облегчения работы высоковольтных предохранителей последовательно с ними включаются дополнительные токоограничивающие сопротивления, которые, уменьшая величину тока короткого замыкания, обеспечивают надежную работу предохранителей. Для отключения трансформатора от сети служат разъединители.

Рис. 223. Схема включения однофазного измерительного трансформатора напряжения: 1 - разъединители, 2 - добавочные сопротивления, 3 - высоковольтные предохранители, 4 - предохранитель низкого напряжения

Трансформаторы напряжения делятся на четыре класса точности: 0,2; 0,5; 1 и 3. Цифры означают процент погрешности по напряжению. При напряжении до 3 кв трансформаторы выполняются с сухим (воздушным) охлаждением, свыше 6 кв - с масляным охлаждением.

Трансформаторы напряжения служат для измерения напряжения в высоковольтных сетях; для присоединения реле напряжения, катушек нулевого напряжения ручных и автоматических приводов, частотомеров, сигнальных ламп; для питания параллельных обмоток ваттметров, счетчиков, фазометров; для контроля изоляции.