Меню

Определение погрешности трансформатора тока лабораторная работа

Погрешности трансформаторов тока

date image2015-05-26
views image5268

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Коэффициент трансформации трансформаторов тока не является строго постоянной величиной и может отличаться от номинального значения вследствие токовой погрешности, обусловленной наличием тока намагничивания I. Для приведенных к одной стороне ТТ токов справедливо векторное равенство:

Ток намагничивания I будет тем больше, чем больше будет магнитное сопротивление магнитопровода RM=l/(sμ).

Кроме токовой погрешности, ТТ вносят в контролируемый ток и угловую погрешность δ, которая представляет собой угол между векторами первичного и вторичного токов. Эта погрешность зависит от отношения I/I1 и выражается в радианах или минутах.

Токовая погрешность определяется по выражению:

Погрешность трансформатора тока зависит от его конструктивных особенностей: сечения магнитопровода (s), магнитной проницаемости материала магнитопровода (μ), средней длины магнитного пути (l). В зависимости от предъявляемых требований выпускаются трансформаторы тока с классами точности 0,2; 0,5; 1; 3; 10. Указанные цифры представляют собой токовую погрешность в процентах номинального тока при нагрузке первичной обмотки током 100—120% для первых трех классов и 50 —120 % для двух последних. Для трансформаторов тока классов точности 0,2; 0,5 и 1 нормируется также угловая погрешность δ.

Погрешность трансформатора тока зависит также и от вторичной нагрузки z2 (сопротивление приборов, проводов, контактов) и от кратности первичного тока по отношению к номинальному(I1/I1 ном). Увеличения нагрузки и кратности тока приводят к увеличению погрешности.

При первичных токах, значительно меньших номинального, погрешность трансформатора тока также возрастет из-за пологого характера кривой намагничивания магнитопровода в этой области.

Трансформаторы тока класса 0,2 применяются для присоединения точных лабораторных приборов, класса 0,5 — для присоединения счетчиков денежного расчета, класса 1 — для всех технических измерительных приборов, классов 3 и 10 — для релейной защиты.

Кроме рассмотренных классов, выпускаются также трансформаторы тока со вторичными обмотками типов Д (для дифференциальной защиты), 3 (для земляной защиты), Р (для прочих релейных защит).

Токовые цепи измерительных приборов и реле имеют малое сопротивление, поэтому трансформатор тока нормально работаетв режиме, близком к режиму КЗ. Если разомкнуть вторичную обмотку, магнитный поток в магнитопроводе резко возрастет, так как он будет определяться только МДС первичной обмотки. В этом режиме магнитопровод может нагреться до недопустимой температуры, а на вторичной разомкнутой обмотке появится высокое напряжение, достигающее в некоторых случаях десятков киловольт.

Из-за указанных явлений не разрешается размыкать вторичную обмотку трансформатора тока при протекании тока в первичной обмотке. При необходимости замены измерительного прибора или реле предварительно замыкается накоротко вторичная обмотка трансформатора тока (или шунтируется обмотка реле, прибора).

Трансформаторы тока могут выполняться как отдельные аппараты или встраиваться в различное оборудование. Они могут встраиваться в выключатели баковых конструкций (тип ТВ), в силовые трансформаторы (тип ТВТ) и в генераторы (тип ТВГ).

Источник



К лабораторной работе № 157-1

Технические испытания измерительных трансформаторов.

1. Определение правильности обозначения зажимов измерительных трансформаторов.

2. Определение действительного коэффициента трансформации.

3. Установление зависимости погрешности от нагрузки.

Основные теоретические положения

Точность работы измерительного трансформатора зависит от погрешности в коэффициенте трансформации и от его угловой погрешности. Угловой погрешностью трансформатора называется угол сдвига фаз между вектором первичного тока (напряжения) и обратным направлениям вектора вторичного тока (напряжения). Неточный коэффициент трансформации и угловая погрешность дают неточный подсчет первичного тока.

Например, ваттметр, включенный через измерительный трансформатор с угловой погрешностью δ

1. Определение правильности обозначения начал и концов обмоток измерительных трансформаторов необходима по следующим соображениям. Основным требованием дли правильного включения измерительных приборов (ваттметров в счетчиков энергии) через измерительные трансформаторы является следующее: ток в измерительном приборе, включенном через измерительный трансформатор, должен иметь то же самое направление, что и при непосредственном включении прибора в измеряемую цепь.

Для соблюдения этого требования выводы обмоток измерительных трансформаторов тока и напряжения обычно размечаются соответственно буквами Л1, Л2 или А, Х для первичной обмотки, и буквами u1 и u2 или a и x для вторичной обмотки, каковыми отметками и надо руководствоваться при включении этих приборов в схему и подключения к ним приборов.

Наиболее простым способом разметки зажимов, т.е. опытного определения соответствующих друг другу зажимов, у измерительного трансформатора является способом баллистического толчка. Он выполняется по схеме рис.1, где PV1 и PV2вольтметры-магнитоэлектрической системы на небольшое напряжение:

ТА — измерительный трансформатор, первичная обмотка которого включается на делитель напряжения R, замкнутый полностью на аккумулятор. Если трансформатор включен так, как отмечено на рис. буквами u1 и u2, Л1 и Л2, то при замыкании ключа, SAстрелка вольтметра должна отклонятся от нуля шкалы вправо.

2. Для определения действительного коэффициента трансформации путем непосредственного измерения первичных и вторичных токов или напряжений собирают схему рис.2для трансформатора тока и схему рис.3 для трансформатора напряжения.

Приборы (амперметры и вольтметры), которыми пользуются при измерениях, должны быть достаточно точными.

Сам опыт сводится к постепенному измерению первичного тока (или напряжения) к одновременному отсчету показаний приборов.

Читайте также:  Рег тока для бп

Полученные данные заносят в таблицу 1, по данным которой подсчитывают действительный коэффициент трансформации, а также поправочный коэффициент трансформации.

Данные наблюдений Подсчитано
U1или I1 U2 или I2 или для коэф. тр-ции тр-ра тока или для тр-ра тока Поправочный коэф. Абс. Погрешность

Поправка Относ. погрешность Сопротивление н нагрузки
A A B или A B или A % Ом

По полученным данным построить кривые зависимости поправочного коэффициента (С) и относительной погрешности f в зависимости от вторичного тока трансформатора , выраженного в процентах или от нагрузки вторичной цепи (вольтметров) в процентах номинальной мощности (нагрузки).

Следует также выяснить, какое влияние на действительный коэффициент трансформации оказывает нагрузка его вторичной цепи. Для этого при испытании трансформатора тока вводят последовательно с амперметром PA2 сопротивление примерно равное сопротивлению амперметра и опыт повторяют. Так делают несколько раз для различных сопротивлений R2 ’ , R2 ’’ , R2 ’’’ . При испытании трансформаторов напряжения подключают сопротивления, равное сопротивлениям вольтметра и опыт повторяют. Так делаю несколько раз при различных сопротивлениях.

Вместо сопротивлений можно использовать несколько амперметров, соединенных последовательно или несколько вольтметров, соединенных параллельно. Кривые погрешностей даны на рис.4 и 5.

Для выполнения первого пункта плана необходимо собрать схему рис.1.

Для выполнения второго пункта плана необходимо собрать схему рис.З.

Действительный коэффициент трансформации трансформатора определить при различных нагрузках его вторичной обмотки, для чего в начале определить действительный коэффициент трансформации при нагрузке во вторичной цепи от одного амперметра, а затем от 2-х амперметров и далее от 3-х амперметров /включенных во вторичную цепь трансформатора тока/.

1. Перед началом работы ознакомится с приборами и трансформаторами, необходимыми для работы. Записать их номинальные величины, системы, классы, точности, завод изготовитель, заводские номера и т.д.

2. Собрав схему, обязательно дать её на проверку руководителю, а затем перед разборкой дать на подпись руководителю протокол лаб. работы.

3. В отчете дать:

а) в зависимости от тока f=f(I2), при , затем при и далее при

; (3 кривые), рис. 4.

б) в зависимости от сопротивления (нагрузки) вторичной цепи

— кривые зависимости поправочного коэффициента от вторичного тока при , затем при и далее при

Аналогично для трансформатора напряжения.

Погрешность напряжения трансформатора напряжения

Источник

На основании данных таблицы построить зависимость

Т а б л и ц а 4 — Характеристика намагничивания ТТ

2) Произвести межвитковое замыкание вторичной обмотки испытываемого ТТ, переключив тумблер в положение «витковое к.з. вкл.» и снять вольтамперную характеристику. Вольтамперную характеристику снять в той же последовательности, что и в предыдущем пункте. Данные измерений внести в таблицу 5 и построить кри­вую.

Обе зависимости построить на одном графике и сравнить их.

Т а б л и ц а 5 — Зависимость U 2 = f ( Ic )

2.4.6 Определение нагрузки вторичной обмотки трансформатора и снятие нагрузочной характеристики

Определение нагрузки на ТТ является составной частью рас­четной проверки ТТ. Сопротивление нагрузки складывается из сле­дующих элементов: сопротивления проводов и кабелей, связываю­щих реле и приборы с ТТ; сопротивления реле и приборов, вклю­ченных в цепь ТТ; переходного сопротивления в контактных сое­динениях.

В данном пункте работы студент должен снять нагрузочную ха­рактеристику ТТ и произвести замер напряжения на разомкнутой вторичной обмотке ТТ и напряжения на вторичной обмотке при раз­личных нагрузках (согласно схеме на рисунке 9).

Порядок проведения данного пункта работы

1) Собрать схему (см. рисунок 9).

2) Установить движок автотрансформатора в нулевое по­ложение, предварительно подключив сопротивление нагрузки R = 0,5 Ом (15 ВА), включить рубильник Р. Снять нагрузочную характеристику I 2 = f ( I 1 ), изменяя величину первичного тока I 1 д о 20 А через 4-5 А. Произвести замер напряжения на вторичной обмотке при то­ке 5 А. Затем, не изменяя величины подводимого напряжения, разорвать цепь вторичной обмотки.

Разорвать цепь вторичной обмотки ТТ следует на короткое время, т a к как разомкнутая вторичная обмотка характеризует ава­рийный режим его работы. Дать объяснение увеличению этого на­пряжения.

Характеристику I 2 = f ( I 1 ) снять также для сопротивления нагрузки R = 3 Ом (75 Ом) и R = 10 Ом (300 Ом).

R — сопротивление нагрузки 0,5 10 Ом;

ЛАТР — — лабораторный автотрансформатор типа PHO -250;

Т — испытуемый трансформатор типа ТПФМ;

А1 и А2 — амперметры тока 0-5 А;

V — вольтметр 0-60 В

Рисунок 9 – Схема для снятия нагрузочной характеристики ТТ

Вторичное напряжение при вторичное напряжение при разомкнутой вторичной обмотке

На основании данных таблицы построить зависимость при различных нагрузках во вторичной обмотке ТТ.

Данные измерений внести в таблицу 6.

Т а б л и ц а 6 — Нагрузочная характеристика ТТ

2.5 Содержание отчета

2.5.1 Цель работы.

2.5.2 Характеристики и векторная диаграмма измерительных трансформаторов тока.

2.5.3 Технические данные ТТ.

2.5.4 Схемы испытаний, результаты и необходимые графики.

2.5.5 Анализ полученных данных.

2.6 Контрольные вопросы

2.6.1 Назначение и схемы включения ТТ.

2.6.2 Векторная диаграмма схемы замещения ТТ.

2.6.3 Конструкции ТТ.

2.6.4 Режимы работы ТТ.

2.6.5 Почему не допускается работа ТТ при разомкнутой вторичной обмотке?

2.6.6 Погрешности ТТ. Чем они обусловлены?

2.6.7 Способы уменьшения погрешностей.

3 Лабораторная работа №2. Измерительные трансформаторы напряжения

Цель работы: изучение конструкций различных трансформаторов напряжения, схем их включения и проведение некоторых испытаний, предусматриваемых правилами технической эксплуатации (ПТЭ).

3.1 Характеристики и векторная диаграмма измерительных трансформаторов напряжения

В электроэнергетических установках ИТН применяются для включения в их вторичную цепь параллельных обмоток приборов контрольно–измерительных систем, устройств синхронизации, релейной защиты, автоматики, для контроля изоляции и других целей.

Подключаемые приборы различаются назначением, потребляемой мощностью, коэффициентом мощности, местом установки, требованиями к надежности и точности измерений.

Поэтому для разных участков главной схемы электрических соединении – генераторов, трансформаторов, сборных шин и. т. п.- в зависимости от условий и назначения выбираются включаемые по разным схемам один или несколько однофазных или трехфазных ИТН. На небольших подстанциях ИТН иногда служат для питания осветительной сети.

В принципе ИТН – это небольшой силовой трансформатор, работающий в режиме, близком к режиму холостого хода. Для идеального ИТН (без потерь и погрешностей) коэффициент трансформации приблизительно равен отношению чисел витков

Номинальное вторичное напряжение обычно равно 100В или 100/ В. Шкалы подключаемых приборов градуируются по первичному напряжению.

У реальных ИТН возникают погрешности изменения из-за потерь в магнитопроводе на перемагничивание и вихревые токи и из-за нагрева обмоток, эти погрешности снижают точность измерений.

Погрешность напряжения (в процентах) определяется выражением

При построении диаграммы приняты следующие условности : векторы и изображены повернутыми на 180 0 , величины со штрихом, а именно: , , , приведены к первичной обмотке

Рисунок 10 — Векторная диаграмма измерительного трансформатора напряжения (ИТН)

Угловая погрешность определяется углом δ между векторами первичного и повернутого на 180 0 вторичного напряжения.

Векторная диаграмма ИТН представлена на рисунке 10.

Для снижения погрешностей применяются сердечники с возможно меньшим магнитным сопротивлением, уменьшается индукция в магнитопроводах, магнитное рассеяние, плотность тока в обмотках.

Группировка ИТН по классу точности согласно ГОСТ 1983-77 приведена в таблице 7.

ИТН класса 0,2 применяются для точных измерений, проверок и исследований при наладочных работах, приемных испытаниях оборудования, для подключения вычислительных машин, приборов автоматического регулирования частоты, градуировки эксплуатационных приборов и т.п., ими оснащаются электротехнические лаборатории электрических станций.

Т а б л и ц а 7

ИТН классов 0,5 и 1 устанавливаются в распределительных устройствах. Они служат для подключения щитовых приборов, расчетных и контрольных счетчиков и прочих измерительных устройств, у которых погрешность в напряжении не должна превышать 0,5 или 1%. Для подключения расчетных счетчиков обязательно применение ИТН класса 0,5.

ИТН класса 3 и грубее используются в релейных защитах, устройствах автоматики, для питания сигнальных ламп и т.п., где допустима погрешность измерения больше 3%.

Класс точности существенно зависит от вторичной нагрузки ИТН, при увеличении которой он снижается. Нагрузка (мощность) однофазного ИТН (в вольт – амперах) определяется выражением

где U – номинальное напряжение вторичной обмотки, В;

I — ток вторичной обмотки, А;

∑ Р = S cos φ – суммарная активная мощность;

∑ Q = S sin φ -суммарная реактивная мощность;

z = — полное сопротивление вторичной цепи, Ом;

r = z cos φ – активное сопротивление вторичной цепи;

х = z sin φ – реактивное сопротивление вторичной цепи.

С увеличением числа включенных приборов сопротивление вторичной цепи уменьшается, а нагрузка ИТН увеличивается.

3.2 Программа работы

3.2.1 Записать технические данные, ознакомиться и изучить конструкции представленных в работе измерительных трансформато­ров напряжения.

3.2.2 Проверить полярность выводов трансформаторов напряже­ния.

3.2.3 Определить погрешности и коэффициент трансформации трансформатора напряжения.

3.2.4 Произвести проверку работы схемы для контроля изоляции.

3.3 Подготовка к работе

3.3.1 Ознакомиться с описанием настоящей работы и литерату­рой, указанной в конце сборника.

3.3.2 Подготовить все необходимые рисунки.

3.3.3 Подготовить таблицы, необходимые для записи результа­тов соответствующих измерений.

3.3.4 Ответить устно на контрольные вопросы по заданной лабораторной работе.

3.4 Порядок выполнения работы

3.4.1 Изучение конструкции ТН

В данном пункте работы необходимо:

1) Записать паспортные данные следующих ТН: НОМ-6, НОМ-10 , HT М K -6, НТМИ-6, И-50.

2) Ознакомиться и изучить конструкции перечисленных выше ТН. Обратите внимание на тип магнитопровода, количество и размещение обмоток трансформатора, изоляцию обмоток, выводы и маркировку выводов с низкой и высокой стороны, схемы соединения обмоток (для 3-х фазных ТН), бак с маслом и его заземление.

3.4.2 Проверка полярности выводов ТН

Для правильного подключения к вторичной обмотке ТН обмоток ваттметров, счетчиков электроэнергии и т.п. необходимо знать по­лярность зажимов обмоток ТН.

Все ТН должны иметь четкие обозначения выводов. На отечест­венных ТН однополярные выводы обозначаются одинаковыми буквами, прописными со стороны высокого напряжения и строчными со стороны низкого напряжения.

На однофазных ТН выводы обмотки со стороны высокого напря­жения обозначаются:

А — начало обмотки, X — конец обмотки.

Однополярные с ними выводы низкого напряжения соответствен­но «а» и «х».

У трехфазных пятистержневых ТН со схемой соединения обмоток «звезда-звезда» — «разомкнутый треугольник» ( ) выводы со стороны высокого напряжения обозначаются: А, В, С, О и со сторо­ны низкого напряжения соответственно а, в, с, о а выводы обмоток соединенной в разомкнутый треугольник обозначаются «ад« и «хд«.

Для определения полярности выводов или проверки правильнос­ти их обозначения наиболее удобным является способ гальванометра, при котором необходимо иметь источник постоянного тока ( ), однополюсный выключатель и гальванометр или любой измерительный прибор магнитоэлектрической системы с обозначением полярности вы­водов.

Для выполнения данного пункта н a панель стенда выведены вы­воды обмоток однофазного ТН типа HOM -6: 6000/ l 00 B .

В данном пункте студент должен:

1) Определить правильность обозначения выводов НОМ-6. Для этого подключить выводы обмоток НОМ-6 к поляриметру по схеме рисунка 11. При кратковременном замыкании цепи первичной обмотки НОМ-6 кнопкой “К” во вторичной обмотке индуктируется ЭДС, направление которой зависит от того , к каким выводам подключен контрольно-измерительный прибор. Если стрелка прибора отклоня­ется вправо от среднего положения, то полярность обозначения соответствует изображенной на рисунке 11 . Если отклонение влево, то следует изменить полярность на одной из обмоток (следует пом­нить, что при размыкании кнопки «К» направление отклонения стрел­ки прибора будет противоположным).

Рисунок 11 – Определение полярности ТН методом гальванометра

2) При известном обозначении выводов И-60 определить полярность выводов обмотки низкого напряжения НН а2 и х2 трансформатора НОМ-6 по схеме рисунка 11.

Собрать схему по рисунку 12 и определить полярность выводов обмотки низшего напряжения НОМ-6 2 и х2). Для этого при отключенном выключателе (В) с помощью ЛАТРа установить на вто­ричной стороне образцового трансформатора напряжения И-50 IOGB соответствующего напряжению 6000В на первичной стороне. Если выводы обмотки высокого напряжения А2 и Х2 НОМ-6 однополярны с выводами низкого напряжения а2 и х2, то при замыкании цепи выключателем (В) вольтметр V 1 покажет ноль. Если вольтметр V 1 покажет напряжение, то необходимо поменять местами выводы обмот­ки низкого напряжения НОМ-6.

Рисунок 12 – Определение полярности ТН методом образцового трансформатора

3) Разработать схему определения полярности выводов двух трехфазных групп TH -1 и ТН-2 со схемой соединения обмоток (12 группа) с помошью двух вольтметров.

3.5 Определение погрешности и коэффициента трансформации

Определение коэффициента трансформации ТН и его погрешнос­ти производятся непосредственным измерением и расчетом с помо­щью формул.

3.5.1 Снятие характеристики

а) Собрать схему по рисунку 13 , где АП-1 — автоматический выключатель типа АП-50.

Примечание : на панель лабораторного стенда выведены выводы об­моток низкого напряжения трансформаторов напряжения ТН x (НОМ-6) и ТН (И-50). Высоковольтная часть схемы собрана за панелью.

б) В режиме х.х (при включенном В) плавным регулированием (при помощи ЛАТРа) для испытуемого ТНх снять и построить зависимость .

Зависимость снять при от 4800 до 6300 В через 300В. Полученные данные занести в таблицу 8 .

ЛАТР — лабораторный автотрансформатор для получения регулируе­мого напряжения;

ТН p — трансформатор напряжения типа НОМ — 10, ( I 27/ IOOOOB ) для питания испытуемого ТН, И-50 образцовый ТН (6000/100В);

ТН x — испытуемый трансформатор напряжения типа НОМ-6 (6000 – 100В);

Z 2 — нагрузочное сопротивление (20-400 Ом).

Рисунок 13 – Определение погрешности и коэффициента трансформации

в) По этим данным расчетным путем определить коэффициент трансформации ТН x (к) и его погрешность.

Т а б л и ц а 8 — Погрешности и коэффициент трансформации ТН при холостом ходе

Источник

Угловая и токовая погрешности ТТ

В статье про векторную диаграмму трансформаторов тока мы подошли к рассмотрению погрешностей тт. Для определения этих погрешностей возьмем часть той большой векторной диаграммы и увеличим отдельный кусок, как на рисунке ниже. Его еще называют треугольником погрешностей тт.

Погрешности трансформаторов тока

У трансформаторов тока существует три погрешности – токовая, угловая и полная. Рассмотрим каждую из них в отдельности.

Токовая погрешность трансформаторов тока

На векторной диаграмме она обозначена f или ΔI. Эта погрешность показывает отношение между разностью вторичного и приведенного к вторичному первичного тока к приведенному к вторичному первичному току. Или, более понятно по формуле:

Токовая погрешность выражается в процентах. Она считается отрицательной или, наоборот, в зависимости от знака выражения.

Угловая погрешность трансформаторов тока

Обратимся к векторной диаграмме. Угловая погрешность это угол между током I2 и I’1. Она измеряется в градусах и обозначается буквой δ. Для идеального трансформатора тока эта погрешность равна нулю. Эта погрешность показывает разность действительного и номинального вторичного тока.

Известно соотношение, что если токовая погрешность f

кратко о группах соединения обмоток трансформатора

Схемы групп соединения обмоток трансформатора

что такое нейтраль в электрике

Изолированная, эффективно заземленная и глухозаземленная нейтраль

схема соединения обмоток зигзаг, звезда, треугольник

Силовой трансформатор звезда треугольник

  • Электрические машины 14
  • Электрические аппараты 11
  • Релейная защита 9
  • Измерительные приборы 15
  • Передача электроэнергии 7
  • Электробезопасность 11

2020 Помегерим! — электрика и электроэнергетика политика конфиденциальности связаться с автором сайта карта сайта

Источник