Выбор трансформатора тока для расширения пределов измерений
Как верно избрать трансформатор тока для расширения пределов измерений амперметров в цепях переменного тока.
При измерении силы переменного тока амперметром следует показания снимать в конце шкалы прибора. Если значение измеряемого тока меньше верхнего предела измерений, обозначенного на приборе, то последний включают конкретно в сеть поочередно с нагрузкой.
Если измеряемый ток больше верхнего предела измерений, обозначенного на приборе, то для расширения пределов измерений обычно используют измерительный трансформатор тока.
Зная номинальный коэффициент трансформации трансформатора тока K н I и показание амперметра I2. можно найти силу измеряемого тока. I1 = I2 х K н I
При измерении огромных токов первичную обмотку трансформатора тока включают поочередно в цепь измеряемого тока, а во вторичную обмотку включают амперметр с малым сопротивлением (менее 2 Ом). Предельное значение сопротивления, на которое может быть замкнута вторичная обмотка, приводится в паспорте трансформатора тока. Амперметр обычно рассчитан на ток 5 А. Вторичную обмотку трансформатора тока заземляют.
Измерительный трансформатор тока выбирают зависимо от критерий работы и значения измеряемого тока. К примеру, если требуется измерить ток порядка 80 А, то нужно взять трансформатор тока, рассчитанный на номинальный первичный ток 100 А, другими словами с K н I = 100/5 = 20. Допустим, показания амперметра равны 3,8 А, тогда действующее значение измеряемого тока I1 = 3,8 х 20 = 76 А.
Схемы включения амперметров с помощью измерительных трансформаторов тока: о — в однофазовой сети, б — в трехфазной сети.
Переносные трансформаторы тока делают обычно многопредельными. Их первичная обмотка или имеет несколько секций, включенных поочередно, параллельно либо смешанно (чем изменяют предел измерений), или от нее делают отводы.
Для дополнительного расширения пределов измерений в корпусах переносных трансформаторов тока имеется окно, через которое можно намотать необходимое число витков проводом, подключающим измерительную цепь, создавая тем витки первичной обмотки.
Число витков и площадь сечения кабеля первичной обмотки зависят от значения измеряемого тока, их определяют по таблице, размещенной на лицевой стороне трансформатора тока. Нужно смотреть за тем, чтоб общее сопротивление подключаемых ко вторичной обмотке проводов не превышало значения, обозначенного в табличке на трансформаторе тока.
При работе с измерительными трансформаторами тока нужно смотреть за тем, чтоб вторичная обмотка при присоединенной первичной не оставалась разомкнутой.
Если нагрузка меняется в узеньких границах, то можно брать определенный измерительный трансформатор тока, к примеру типа ТК в низковольтной и типа ТПОЛ-10 в высоковольтной сети.
Если измеряемые токи не превосходят 50 А, то комфортно воспользоваться универсальными трансформаторами тока типа И54. имеющими семь первичных номинальных токов: 0,5; 1,0; 2; 5; 10; 20; 50 А и вторичный номинальный ток 5 А. Как видно, измерительный трансформатор тока может не только лишь, уменьшать ток, да и наращивать его. К примеру, при номинальном токе 0,5 А измерительный трансформатор тока наращивает первичный ток в 10 раз.
Если в низковольтной сети измеряемые токи добиваются 600 А, то в данном случае комфортны универсальные измерительные трансформаторы тока типа УТТ. которые имеют свою первичную обмотку, рассчитанную на ток 15 и 50 А, и могут иметь внешную обмотку, наматываемую на сердечник при огромных токах. Число витков выбирают по таблице, укрепленной на трансформаторе. Изменяя число витков катушки, можно устанавливать разные номинальные токи.
Очень комфортны измерительные клещи. отличающиеся от измерительных трансформаторов тока наличием разъемного магнитопровода, что позволяет определять ток в проводах без их подготовительного разрыва. Измерительные клещи включают в цепь только во время измерения. Основной их недочет — наименьшая точность измерений.
Схемы включения амперметров через трансформаторы тока
В схемах измерения тока как при непосредственном включении приборов, так и при включении их через измерительные трансформаторы тока применяют только амперметры.
Схемы включения амперметров через трансформаторы тока показаны на рис. 1.
Трансформатор тока обеспечивает погрешность измерения, соответствующую его классу точности только при измерении тока в определенном диапазоне, причем сопротивление нагрузки во вторичной обмотке не должно превышать заданного значения. Так, класс точности трансформаторов тока типа ТС-0,5 при сопротивлении нагрузки 1,6 Ом будет 1,0. При увеличении сопротивления нагрузки до 3 Ом класс точности снижается до 3,0, а при включении во вторичную обмотку нагрузки сопротивлением 5 Ом становится равным 10,0.
Сопротивления при составлении реальной схемы могут быть оценены приблизительно следующим образом.
Сопротивление соединительных проводов Rc = ρ l/S.
где ρ — удельное сопротивление материала провода (для проводов из меди ρ =0,0175 мкОм х м, для проводов из алюминия ρ = 0,028 мкОм х м); l — длина соединительных проводов, м; S — площадь сечения проводов, мм 2.
Суммарное сопротивление контактных соединений Rк может быть принято равным 0,05 — 0,1 Ом.
Сопротивление прибора Z может быть найдено в справочнике, указано в паспорте прибора или на его шкале.
Рис. 1. Схемы включения амперметров через трансформатор тока: а — простая, б — с промежуточным трансформатором, в — для измерений токов, превышающих номинальный ток трансформатора, г — с промежуточным трансформатором, по с несколькими амперметрами, д — с выключателем амперметра, с — в трехфазной цепи тремя амперметрами, ж — то же с одним амперметром с переключателем.
Наиболее простая и распространенная схема измерения тока с трансформатором в цепи приведена на рис. 1, а.
Ток, измеренный с помощью этой схемы I = (I т n1 х I п х n)/(I т n 2 х N) = ktn х n х D п,
где I т n1 и I т n 2 — номинальные первичный и вторичный токи трансформатора тока; ktn = It1/It2 — коэффициент трансформации; D п = Iп/N — постоянная прибора; D = Dп х k х т n — постоянная измерительной схемы, n — показания прибора в делениях шкалы, N — число делений, нанесенных на шкале прибора, I п — ток полного отклонения стрелки.
Класс точности трансформатора выбирают но классу точности измерительного прибора в соответствии с табл. 1.
Пример. Пусть амперметр РА имеет шкалу с N =150 делениями и предел измерений I п = 2,5А. В измерительной схеме на рис. 1, а он включен через трансформатор тока с номинальными первичным и вторичным токами I т n1 = 600 А и I т n 2 — 5 А соответственно. При измерении тока стрелка измерительного прибора остановилась против деления n = 104.
Найдем измеренный ток. Для этого вначале определим постоянную прибора: D п = Iп/N = 2,5/100 = 0,025 А/дел.
Тогда постоянная схемы с измерительным трансформатором и прибором D = (I т n1 / I т n 2) D п = (600 х 0,25)/5 = 3 А/дел.
Измеренный ток находим как результат умножения постоянной схемы на число делений, показываемых стрелкой прибора: I = nD = 104 х 3=312 А.
При дистанционном измерении тока, когда длина соединительных проводов между трансформатором тока и амперметром превышает 10 м, или для одновременного повторения показаний в разных местах во вторичную обмотку трансформатора тока требуется включить нагрузку, сопротивление которой превышает допустимое значение. В этом случае используют схемы, приведенные на рис. 1,б,в, в которых применен промежуточный трансформатор тока с первичным током 5 А и вторичным током 1 или 0,3 А.
В первом случае сопротивление нагрузки вторичной обмотки промежуточного трансформатора может быть увеличено до 30 Ом, а во втором — до 55 Ом. Для определения тока с помощью этой схемы необходимо значение тока умножить на коэффициент трансформации промежуточного трансформатора тока.
Если при проведении испытаний в установках до 1000 В возникает необходимость переключений во вторичной цепи трансформатора тока, то следует применять схему, изображенную на рис. 17, д, в которой используется любой переключатель с двумя полюсами. После замыкания вторичной обмотки трансформатора можно производить необходимые переключения в точках 3 и 4 схемы. Вторичная обмотка при всех переключениях замкнута через контакт выключателя, подключенный к точкам 1 и 2. Переключения в главной цепи трансформаторов тока производят только при снятом напряжении.
Для измерения тока, превышающего номинальный ток одного трансформатора тока, можно применять схему, приведенную на рис. 1, в. Трансформаторы тока T1 N и T 2N включены так, что по первичным обмоткам протекает только половина тока I. Вторичные обмотки этих трансформаторов включены в первичную обмотку промежуточного трансформатора T 3 N, измеряющую сумму вторичных токов трансформаторов T 1 N и T2N, а амперметр — во вторичную обмотку промежуточного трансформатора.
Первичная обмотка промежуточного трансформатора должна быть рассчитана на сумму вторичных токов трансформаторов T 1 N и T2N. Тогда справедливо соотношение I = (kt1n + kt2n) х kt3n х D п х n = Dn, где все обозначения соответствуют приведенным ранее.
Иногда при испытаниях возникает необходимость измерять ток в трехфазных трех и четырехпроводных сетях. В трехпроводных трехфазных цепях без нулевого провода для измерения тока каждой фазы используют измерительные схемы с двумя трансформаторами тока (рис. 1, е).
В этом случае через амперметр РА1 протекает ток Iв фазы В, через амперметр РА2 — ток Iс фазы С, а через амперметр РАЗ — ток Ia = Iв + Iс фазы А. Ток, измеряемый каждым из приборов, находят по выражению I = (I т n1 х I п х n)/(I т n 2 х N) = ktn х n х D п = Dn.
При испытаниях трехфазных электрических машин для измерения тока в фазах чаще используется модификация этой схемы, отличающаяся наличием переключателя S1 (рис. 1,ж). Переключатель позволяет применять только один амперметр и уменьшить погрешность измерения тока в фазах за счет исключения разницы в показаниях приборов в пределах их класса точности. Контакты этого переключателя должны обеспечивать безобрывное переключение вторичных цепей трансформаторов тока.
Статьи и схемы
Полезное для электрика
Схемы включения измерительных приборов
Измерение напряжения и тока
Напряжение и ток в сетях постоянного тока измеряют магнитоэлектрическими приборами (вольтметрами, амперметрами) (рис. 1.1, а). Для расширения пределов измерения вольтметров применяют добавочные сопротивления (Лдоб), а для амперметров — шунты. Схема включения приборов в сеть показана на рис. 1.1, б.
Измерение напряжения, тока и мощности в сетях переменного тока производится электродинамическими приборами (вольтметрами, амперметрами, ваттметрами).
Схема включения амперметра и вольтметра в однофазную сеть через трансформаторы тока и напряжения приведена на рис. 1.2.
Схема включения амперметра и вольтметра в трехфазную сеть через трансформаторы тока и напряжения приведена на рис. 1.3.
Для измерения напряжения и тока широко применяют также электромагнитные приборы.
Рис. 1.1. Схемы включения вольтметра и амперметра в электрическую цепь
Включение амперметров через трансформатор тока позволяет осуществлять замену приборов путем замыкания вторичной цепи трансформатора, не нарушая электроснабжения.
Эти приборы включаются в сеть через трансформаторы тока и напряжения.
Измерение напряжения и тока в сетях высокого напряжения производится электродинамическими и электромагнитным приборами, измерение мощности — электродинамическими приборами.
Рис. 1.3. Включение амперметров в вольтметров в трехфазную цепь
Рис. 1.2. Схемы включения амперметра и вольтметра в однофазную сеть через трансформаторы тока и напряжения
Измерение активной и реактивной энергии
Для учета активной и реактивной энергии в цепях однофазного и трехфазного переменного тока частотой 50 Гц промышленность изготовляет индукционные электрические счетчики следующих типов:
СО — счетчик (С) активной энергии однофазный (О) непосредственного включения или трансформаторный;
СОУ — счетчик активной энергии однофазный трансформаторный универсальный (У);
САЗ и СА4 — счетчики (С) активной (А) энергии непосредственного включения или трансформаторные для измерений в трехпроводных (3) и четырехпроводных (4) цепях трехфазного тока; СРЗ и СР4 — то же реактивной (Р) энергии;
счетчики активной (А) и реактивной (Р)
энергии, трансформаторные, универсальные (У) для измерений в трехпроводных (3) и четырехпроводных (4) цепях трехфазного тока.
Электрические счетчики изготовляют на различные номинальные токи и номинальные напряжения.
На рис. 1.44-1.20 приведены схемы включения активных и реактивных счетчиков электроэнергии. Учет энергии с помощью индукционных счетчиков возможен с сохранением класса точности только на синусоидальном токе при спокойном характере нагрузки. При наличии высших гармоник и нестационарных процессов эти счетчики дают значительную погрешность. Электронные счетчики позволяют учитывать энергию при несинусоидальном токе методом широтно-импульсной модуляции, когда токи и напряжения преобразуются в длительность и амплитуду импульсов. При этом получаются дискретные значения мгновенных мощностей р — UyIx. Последующее интегрирование и преобразование среднего значения в частоту, измеряемую счетчиком, позволяет учитывать энергию.
Рис. 1.5. Схема включения счетчиков типов СО-И445Э, СО-И445Т, СО-И449Э, СО-И449Т, СО-И446 по Британскому стандарту В537
Рис. 1.4. Схема включения счетчиков типов СО-И445Э, СО-И445Т, СО-И449Э, СО-И449Т, СО-И446 по ГОСТ 6570-75
Рис. 1.6. Схема включения счетчиков типов СО-И445Э, СО-И445Т, СО-И449Э, СО-И449Т, СО-И446 с разделенной токовой катушкой для двухпроводной сети
Рис. 1.7. Схема включения считчиков типов СО-И445Э, СО-И445Т, СО-И449Э, СО-И449Т, СО-И446 с разделенной токовой катушкой для трехпроводной сети
Рис. 1.8. Схема непосредственного включения счетчиков типов САЗ-И670Д п САЗ-И670М
Рис. 1.9. Схема включения счетчиков типов САЗ-И677 п САЗ-И684
Рис. 1.10. Схема включения счетчиков типов САЗ-И670Д, САЗУ-И670Д, САЗ-И670М, САЗУ-670М, САЗ-И681 п САЗУ-И681 с трансформаторами тока в трехпроводную сеть
Рис. 1.11. Схема включения счетчиков типов САЗ-И670Д, САЗУ-И670Д, САЗ-И670М, САЗУ-670М, САЗ-И681 и САЗУ-И681 с трансформаторами тока и напряжения в трехпроводную сеть
Рис. 1.12. Схема включения счетчиков типов СА4-И672Д п СА4-И672М
Рис. 1.13. Схема включения счетчиков типов СА4-И678 и СА4-И685
Рис. 1.14. Схема включения счетчиков типов СА4-И672Д, СА4У-И672Д, СА4-И672М, СА4У-672М, СА4-И682 п СА4У-И682 с трансформаторами тока в четырехпроводную сеть
Рис. 1.15. Схема включения счетчиков типов СА4-И672Д, СА4У-И672Д, СА4-И672М, СА4У-672М, СА4-И682 п СА4У-И682 с трансформаторами тока п с самостоятельным выводом цепи напряжения в четырехпроводную сеть
Рис. 1.16. Схема включения счетчиков типов СР4-И673Д, СР4У-И673Д, СР4-И673М, СР4У-И673М, СР4-И689 п СР4У-И689 с трансформаторами тока в четырехпроводную сеть
Рис. 1.19. Схема включения счетчиков типов СР4-И673Д, СР4У-И673Д, СР4-И673М, СР4У-И673М, СР4-И689 п СР4У-И689 в трехпроводную сеть
1- 2— 3— О—
Рис. 1.20. Схема включения счетчиков типов СР4-И673Д, СР4У-И673Д, СР4-И689 и СР4У-И689 с трансформаторами тока п напряжения в трехпроводную сеть
Все счетчики, схемы включения которых показаны на рис. 1.4—1.20, имеют специальную маркировку зажимов обмоток напряжения и тока (Г — генератор; Н — нагрузка) для правильного включения.
Правильный учет расхода электроэнергии имеет существенное значение для систематического контроля электропотребления, анализа результатов использования электроэнергии, введения научно обоснованного нормирования, планирования и прогнозирования ее потребления. Учет расхода электроэнергии на различные производственные процессы помогает вскрыть новые резервы экономии и улучшить энергетические показатели предприятия.
На точность измерения электрической энергии велико влияние нагрузок с нелинейной вольтамперной характеристикой (вентильные электроприводы, дуговые электропечи и др.), которые являются источниками высших гармоник.
Несимметричные нагрузки (например, осветительная, однофазная тяговая), потребляя энергию из системы, частично преобразовывают ее и передают обратно в сеть, но уже ухудшенного качества. В результате этих свойств несимметричной нагрузки возникают составляющие энергии обратной и нулевой последовательностей, которые практически не используются, создают потери и ухудшают качество электроэнергии.
Нередко на практике встречаются одновременно несимметричные и несинусоидальные режимы.
В связи с этим проблема точного учета электрической энергии не может быть решена с помощью индукционных счетчиков, необходимо использование более современных, электронных и микропроцессорных средств учета.
В последнее время появились электронные счетчики ABB ВЭИ "Метроника"—"Альфа", основанные на микропроцессорных комплектах специального назначения, предназначенные для промышленного учета электроэнергии. Счетчик имеет высокую стоимость, требует специального обслуживания и доступен специально подготовленному персоналу для квалифицированной эксплуатации. Класс точности счетчика 0,2.
Если счетчик "Альфа" является автономным средством коммерческого учета с получением графиков энергопотребления за различные временные периоды, то измерительная интегральная автоматизированная система управления энергосбережением (ИАСУЭ) ЗАО ЭНЭЛЭКО, разработанная для промышленного и бытового учета энергии различных видов, имеет иерархическую структуру, позволяющую вести коммерческий учет электроэнергии, тепловой энергии, воды, газа, а также передавать сигналы пожарной, охранной сигнализации и оповещения. Она обеспечивает передачу данных на радиочастоте между 4095 пунктами. Дальность связи — до 60 км при использовании штыревых антенн. На нижнем уровне для передачи сигналов от 127 абонентов используют двухпроводные линии длиной до 1,2 км.
Для учета электроэнергии используют электронные двухтарифные счетчики однофазные СЭБ-2, СЭБ-512 и трехфазные ПСЧ-ЗТ с автономным блоком переключения тарифов БПТ-250. Счетчики имеют класс точности 1, напряжение 220 В, диапазон токов 50 мА -г- 50 А и напряжение 380 В.
Источники: http://elektrica.info/vy-bor-transformatora-toka-dlya-rasshireniya-predelov-izmerenij/, http://electricalschool.info/spravochnik/izmeren/1466-skhemy-vkljuchenija-ampermetrov-cherez.html, http://forca.com.ua/info/spravka/shemy-vklyucheniya-izmeritelnyh-priborov.html
