Измерительные трансформаторы

June 30, 2013 by admin Комментировать »

Переменные токи и напряжения бывают слишком велики для измерения их путем прямого подключения к ним измерительных приборов или защитных реле. В этом случае используют трансформаторы напряжения (потенциала) и токовые трансформаторы. Трансформатор напряжения представляет собой трансформатор с малым током холостого хода и индукцией рассеяния и служит для гальванической развязки высоковольтной первичной цепи от низковольтной измерительной вторичной цепи. Обычно напряжение на вторичной обмотке в этих трансформаторах выбирают равным 120 В. Эти трансформаторы делают как с одной изолированной первичной обмоткой (для измерения напряжения фаза-земля), так и с двумя изолированными первичными обмотками (для измерения напряжения между фазами). В обоих случаях для обеспечения безопасности корпус трансформатора должен быть наглухо заземлен. Цепи всех первичных обмоток должны быть снабжены предохранителями, обеспечивающими защиту от их короткого замыкания на землю. Для этих целей существуют специальные предохранители на среднее напряжение. В первичной цепи этих трансформаторов возможны большие пусковые токи; по этой причине предохранители в первичной цепи защищают только от короткого замыкания на землю, а для защиты от перегрева применяют предохранитель и во вторичной цепи. Кроме того, один из выводов вторичной обмотки должен быть заземлен из соображений безопасности.

В токовьюс трансформаторах первичная обмотка может быть действительно обмоткой, а может быть выполнена в виде проходного изолятора с проводником внутри него. Для измерения малых токов или достижения высокой точности используют трансформаторы с несколькими витками в первичной обмотке и большим числом витков во вторичной обмотке, так что большой ток первичной обмотки преобразуется в маленький ток вторичной, который и может быть измерен каким-либо амперметром или подан на обмотку защитного реле.

В токовых трансформаторах с первичной обмоткой в виде проходного изолятора вторичная обмотка наматывается на тороидальный сердечник, подобно обертке на подарочный пончик. Ток первичной обмотки проходит через проводник, расположенный в отверстии тороида. Обычно ток вторичной обмотки выбирают около 5 А. Вторичная обмоткалюбого токового трансформатора всегда должна быть присоединена к нагрузке с низким импедансом. Дело в том, что при протекании тока в первичной обмотке в отсутствие нагрузки вторичной обмотки на ее выводах возможно возникновение очень высокого напряжения. Один вывод вторичной обмотки для обеспечения безопасности должен быть заземлен.

Для того чтобы достаточно точно передавать форму тока промышленной частоты, измерительные трансформаторы должны иметь хорошую передаточную характеристику на частотах до 3…5 кГц.

Еще одним средством измерения тока является катушка Роговского. Она состоит из однослойной тороидальной обмотки, намотанной на немагнитном сердечнике. Обмотка занимает все 360° окружности тора так, что конец обмотки примыкает к ее началу. Для исключения влияния витка, создаваемого самой катушкой, ее конец возвращают к началу, прокладывая вдоль окружности тороида. Обмотка должна иметь электростатический экран в форме незамкнутого витка. Выходное напряжение пропорционально di/dt измеряемого тока. Для получения сигнала, пропорционального току, используется фильтр нижних частот или стробируемый интегратор.

Некоторые катушки Роговского делают в форме длинного тонкого соленоида, загнутого вокруг проводника, ток в котором необходимо измерить. Такая катушка намного меньше токового трансформатора и легче в монтаже. Однако, как и токовый трансформатор, катушка Роговского не применимадля измерения постоянного тока.

Еще одним прибором для измерения тока является преобразователь на эффекте Холла. Он состоит из сердечника, выполненного из железных пластин, в зазор которого помещен собственно датчик Холла, а проводник, ток в котором необходимо измерить, проходит через центральное отверстие сердечника. Датчик Холла генерирует маленькое постоянное напряжение под воздействием магнитного поля, перпендикулярного его плоскости и тока возбуждения, проходящего через датчик в направлении, перпендикулярном расположению выходных электродов. Эти преобразователи могут иметь высокую точность, но подвержены воздействию помех от внешних магнитных полей и чувствительны к расположению проводников измеряемой цепи. В некоторых преобразователях этого типа используется балансировка с помощью дополнительного внешнего источника токаЧ

Измерения в высоковольтных линиях электропередачи иногда выполняются с использованием оптических методов. Некоторые кристаллы обладают свойством изменять ось поляризации света под воздействием магнитного поля. Эти изменения могут быть измерены и соотнесены с током, создающим магнитное поле. Другие оптические явления связаны с воздействием электрического напряжения на некоторые кристаллы. Эти оптические методы измерений обеспечивают возможность высоковольтных измерений при полной изоляции собственно средств измерения во вторичной цепи.

Источник: Сукер К. Силовая электроника. Руководство разработчика. — М.: Издательский дом «Додэка-ХХI, 2008. — 252 c.: ил. (Серия «Силовая электроника»).

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты