К лабораторной работе № 157-2

Технические испытания измерительных трансформаторов (определение угловых погрешностей)

 

План работы

1.Определение правильности обозначения выводов обмоток измерительных трансформаторов тока и напряжения.

2.Определение угловой погрешности тр-ра тока.

3.Определение угловой погрешности тр-ра напряжения.

 

Основные теоретические положения

При измерении относительно больших мощностей ваттметры приходится включать через измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Разберём случай, когда имеющийся ваттметр не подходит по пределу измерения для непосредственного измерения только по величине тока. В этом случае его неподвижную обмотку с выводами I^* и 5А подключают к зажимам u₁ и u₂ вторичной обмотки трансформатора тока, а первичную обмотку измерительного трансформатора (зажимами Л₁ и Л₂) вводят последовательно в исследуемую цепь как на рис.3.

При этом необходимо строго соблюсти указанное на рис.3 обозначения выводов измерительного трансформатора, чтобы выполнить основное требование: ток через измерительный прибор должен протекать в том же направлении, в котором он протекал бы без измерительного трансформатора.

При правильном как на рис.3 включении мощность, подлежащая измерению будет:

,

где U₁ и I₁ – напряжение и ток нагрузки,

а измеряемая ваттметром:

где U₂ и I₂ – напряжение на ваттметре и ток через ваттметр.

(см. диаграмму рис.4, на которой ток , протекающий по токовой обмотке ваттметра).

Разность между и - есть угловая погрешность тр-ра:

И если она, как это должно быть у хорошего трансформатора, ничтожно мала, то мощность, учтенная ваттметром умноженная на коэффициент трансформации, даст искомую мощность, т.е.

, т.к. по схеме U₁=U₂,

где K_HI – номинальный коэффициент трансформатора тока.

Если же при этом измерении зажимы ваттметра подключены неправильно, то мощность учитываемая ваттметром окажется равна и стрелка ваттметра отклонится в обратную сторону. Аналогичное явление происходит и в том случае, когда и цепь напряжения ваттметра неправильно подключается через измерительный трансформатор напряжения. Включение его с соблюдением обозначений обмоток и правильного подключения цепи вольтметровой обмотки показано на рис.5, а векторная диаграмма приведена на рис.6.

В этом случае, измеряемая мощность по-прежнему равна:

Ваттметр же измерит мощность

если угловые погрешности ничтожно малы, то

Тогда, измеряемая мощность определяется так:

где K_HV – номинальный коэффициент трансформатора напряжения.

Из векторной диаграммы, рис.6 угловая погрешность трансформатора напряжения определяется как разность:

 

 

 

Кривые угловых погрешностей см. на рис.7 и рис.8.

 

 

Практические указания для выполнения работы

Ознакомится с приборами, необходимыми для производства работы и записать их метрологические характеристики, системы, классы точности, заводские номера и приделы измерений.

Проверить возможность применения имеющейся аппаратуры в данной схеме.

Проверить правильность обозначения выводов обмоток трансформаторов тока, напряжений (по схеме рис.1 и рис.2).

Для проверки полярности зажимов измерительных трансформаторов можно применить метод баллистического толчка, рассмотренный в работе по исследованию измерительных трансформаторов, или же воспользоваться вспомогательными трансформаторами с известным обозначением выводов. Для этого трансформаторы тока с известным обозначением (TA1) и с неизвестным (TA2) включают по схеме рис.1.

Если при этом ток, учитываемый амперметром РА3, равный разности токов, учтенных амперметрами PA1 и PA2 равен нулю, то обозначения TA2 соответствует обозначению TA1. Если же ток равен нулю, то уTA2 обозначения неверны.

Трансформаторы напряжения включаются по схеме рис.2, и если показание PV3 равны нулю, то обозначения TV2 соответствуют обозначению TV1.

Собрать схему рис.3 и дать для проверки ее руководителю. Изменяя автотр-ром ток от нуля до 5А, снять показания всех приборов.

Данные опыта записать в таблицу 1, сделать соответствующие расчеты и построить зависимость .

Для пунктов, указанных преподавателем, построить векторные диаграммы.

Собрать схему рис.5 и дать для проверки ее руководителю. Измеряя автотрансформатором напряжение U от 0 до 100-120%, снять показания всех приборов. Данные опыта записать в табл.2. Значения берутся из предыдущей таблицы или кривой для соответствующих токов.

 

Контрольные вопросы

Изложить следующее:

1. Способы обозначения выводов трансформаторов тока и напряжения (назначение, схемы)

2. Назначение, устройство, режимы работ трансформатора тока. Векторная диаграмма.

3. Назначение, устройство, режимы работы и векторная диаграмма трансформатора напряжения.

4. Погрешности в коэффициенте трансформации трансформаторов тока и напряжения. Способы уменьшения этих погрешностей.

5. Угловая погрешность трансформатора тока (формулы, векторная диаграмма, на показания каких приборов влияет, способы уменьшения).

6. Схемы включения приборов A, V, W через измерительные трансформаторы тока и напряжения.

7. Угловая погрешность трансформатора напряжения (формулы, векторная диаграмма, на показания каких приборов влияет, способы уменьшения)

8. Почему трансформатор тока «боится» холостого хода и почему K₁ = I₁/I₂ W₂/W_1. Здесь W₂ и W₁ – число витков первичной и вторичной обмоток. K_I – коэффициент трансформации по току.

9. Почему трансформатор напряжения «боится» короткого замыкания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6

 

Векторная диаграмма токов и направлений для рис. 5. Из которой следует, что ,

Обозначив угловую погрешность измерения мощности через , получим

 

 

 

 

 

Рис. 8

Угловая погрешность трансформатора направления

 

 

Таблица 1

 

№№

I2

KHII2

I1

U1

P2

KHIP2

P1

𝜑1

𝜑2

Δ1

пп

A

A

A

B

Вт

Вт

Вт

град

град

мин

0,5

 

Таблица 2

 

№/№

U2

U1

U2KHU

U1

I2

I2KHI

I1

P2

P2KHIKHU

P1

𝜑1

𝜑2

%

В

В

В

А

А

А

Вт

Вт

Вт

град

град

мин

мин

мин

– взять из таблицы