2.6.2. Вимірювальні трансформатори напруги (втн)

До вторинної обмотки ВТН підключаються прилади з великим внутрішнім опором, тому ВТН працює в режимі, близькому до холостого ходу.

Еквівалентна схема ВТН така сама, як і ВТС (рис.2.28). Для аналізу трансформаторів напруги часто використовується приведення чисел витків обмоток до одного числа, як правило, до числа витків первинної обмотки. Тобто, приймається W₂ = W₁. Тоді

Беручи до уваги ці співвідношення, перше рівняння системи (2.63) можна записати у вигляді:

. (2.64)

Для ідеального приведеного трансформатора , тобто діючі значення первинної та вторинної напруг однакові, а фази їх відрізняються на 180°.

Для реального трансформатора відрізняється від внаслідок спаду напруг на обмотках, отже, мають місце похибки f_U та _U. Ці похибки залежать від опорів обмоток і струмів та . Для зменшення похибок потрібно зменшувати ці величини. Вплив струму на похибки ВТН менший, ніж у ВТС. Це дозволяє, збільшивши струм , збільшити індукцію в магнітопроводі, обравши відповідний магнітний матеріал. Для зменшення опорів обмоток беруть проводи з більшим перерізом, ніж це вимагається за умовами нагрівання. Для зменшення струму необхідно брати прилади з великим внутрішнім опором, тобто малим струмом споживання.

В технічних паспортах ВТН указуються: номінальні напруги U_1н та U_2н, за якими визначається номінальний коефіцієнт трансформації К_Uн = U_1н/U_2н; номінальна частота; номінальна (тобто припустима) потужність у вторинному колі; клас точності.

Первинна номінальна напруга у ВТН лежить у діапазоні від 220 В до 750 кВ. Вторинні напруги можуть мати значення (для стаціонарних ВТН) 100; 100/3; 100/ ; 200; 200/ В. Класи точності – 0,2; 0,5; 1; 3.

Стаціонарні ВТН виготовляються як однофазні, так і трифазні, ВТС – тільки однофазні.

2.7. Вимірювання потужності та енергії

Необхідність вимірювання потужності та енергії виникає при вивченні великої кількості процесів, явищ та фізичних об’єктів. Тому визначення потужності та енергії являє собою досить розповсюджений вид вимірювань. Підвищення точності вимірювань цих величин набуває особливого значення в зв’язку з величезним зростанням споживання енергії, пошуком нових джерел енергії та повсюдним впровадженням заходів для економії енергетичних ресурсів. Особливо важливе значення мають вимірювання потужності та енергії в електроенергетиці як при виробництві електроенергії, так і при її розподілі та обліку споживання.

Вимірювання потужності в колах постійного струму та в однофазних колах змінного струму промислової частоти здійснюється одноелементними електродинамічними та феродинамічними ватметрами та варметрами. Методика таких вимірювань потужності ватметрами проста і вже розглядалась в попередньому розділі, тому нижче будемо розглядати вимірювання потужності тільки в трифазних колах.

2.7.1. Вимірювання активної потужності в трифазних колах Вимірювання в симетричному колі

Активна потужність трифазного кола при з’єднанні приймачів зіркою складається з потужностей окремих фаз кола плюс потужність в нульовому (нейтральному) проводі:

P = P_A + P_B + P_C + P₀. (2.65)

У зв’язку з тим, що потужність в нульовому проводі набагато менша від потужностей фаз, її звичайно не вимірюють. Потужність Р₀ у виразі (2.65) відсутня, якщо коло не має нульового проводу.

У випадку симетричної трифазної системи потужності всіх фаз однакові: P_A = P_B = P_C = P_ф = U_ф I_ф cos _ф,

де P_ф – потужність однієї фази, _ф – зсув фаз між фазною напругою U_ф та фазним струмом I_ф в одній фазі кола.

Вимірявши потужність однієї фази приймача P_ф, сумарну потужність Р можна знайти, помноживши P_ф на 3: Р = 3P_ф. Отже, для вимірювання сумарної потужності кола достатньо одного ватметра. В чотирипровідних колах ватметр вмикається за схемою (рис.2.30). При цьому показ ватметра P_w = U_фI_фcos_ф.

Рисунок 2.30

Якщо при з’єднанні приймачів зіркою нульовий провід відсутній або опори навантаження з’єднані трикутником, то потужність можна виміряти одним ватметром, створивши штучну нульову точку (рис.2.31).

Опори Z₁ = Z₂ вибираються рівними опору паралельного кола ватметра. При використанні електродинамічних та феродинамічних ватметрів, у яких опір паралельного кола практично активний, Z₁ та Z₂ також будуть складатись тільки з активних опорів.

Рисунок 2.31