Merjenje velikih tokov in visokih napetosti

Merjenje enosmernih tokov do 6000 I se običajno izvaja z uporabo orodij magnetoelektričnega sistema z šantov.

Visokotokovni shunt postane zajeten, težak in drag, na primer shunt 75ShS 6000 A tehta 24 kg. Poleg tega uporaba shuntov za visoke tokove ne zagotavlja zadostne natančnosti in izgube moči v njih so velike, na primer v zgoraj omenjenem shuntu pri nazivni napetosti 75 mV je izguba moči 6000 A x 0,075 V = 450 W. Zato se za merjenje velikih konstantnih tokov uporabljajo transformatorji s konstantnim tokom, ki so izdelani za nazivne primarne tokove od 7,5 do 70 kA s sekundarnim tokom 5 A.

riž. 1. Shunt B6 — nazivni tok 1A — 15kA — padec napetosti 100mV

Tako kot v tokokrogih izmeničnega toka je primarno navitje priključeno na vezje izmerjenega toka (v odseku žice), medtem ko so sekundarna navitja povezana s sinusoidnim virom napetosti zaporedno z obremenitvijo. V njih se inducira EMF, katerega vrednost je odvisna od primarnega toka.Sekundarni tok je sorazmeren s primarnim tokom, če je upor obremenitve veliko manjši od induktivnega upora navitij.

Shema enosmernega transformatorja je prikazana na sl. 2.

Transformator za enosmerni tok je sestavljen iz dveh enakih zaprtih jeder, od katerih ima vsako po dva navitja drug na drugega. Jedra so iz permaloida.

Izmerjeni enosmerni tok teče skozi zaporedno povezana primarna navitja. Dva zaporedno (ali vzporedno) povezana sekundarna navitja sta prek usmernika povezana z virom izmeničnega toka.

Sekundarna navitja sta povezana tako, da med prvim polciklom izmeničnega toka i2 sekundar n. p. i2w2 v prvem jedru ima nasprotno smer glede na primarni n. str i1w21 in v drugem jedru smeri primarnega in sekundarnega n. v. vžigalice. V drugem polčasu, nasprotno, v prvem jedru smeri n. v. sovpadata, v drugem pa bosta imeli nasprotni smeri.

riž. 2. Shema enosmernega merilnega transformatorja

Ob prisotnosti konstantnega izmerjenega toka v primarnem tokokrogu tokovnega transformatorja bo v sekundarnem tokokrogu tekel izmenični tok s pravokotno obliko krivulje, enosmerni tok pa bo tekel v diagonali mostičnega usmernika, na katerega se je priključen merilni mehanizem. Sprememba velikosti izmerjenega toka bo povzročila spremembo primarnega N. s F =i1wl.

Z merjenjem sekundarnega toka in njegovim množenjem z realnim Da, vsak koeficient transformacije, dobimo dejansko vrednost primarnega toka.

riž. 3. Značilnosti tokovnega transformatorja: a — krivulja magnetizacije; b — krivulja toka v sekundarnem tokokrogu; c - krivulja toka v glukometru.

Merjenje velikih izmeničnih tokov se praviloma izvaja z ampermetri elektromagnetnih, ferodinamičnih, elektrodinamičnih sistemov, ki se vklopijo z merilnimi tokovnimi transformatorji, ki so izdelani za nazivne primarne tokove do 25 kA.

Uporablja se v nekaterih primerih, vključitev ampermetrov neposredno v odsek žic ali vodil (brez tokovnih transformatorjev) pri napetostih tokokroga nad 500 V je treba izvesti tako, da se zagotovi varnost delovanja in udobje opazovanja odčitkov naprava .Ampermetri so v takšnih primerih pogosto izolirani od tal z namestitvijo na izolatorje.

V visokonapetostnih tokokrogih, ne glede na vrsto toka in frekvenco, moramo stremeti k vključitvi ampermetra v odsek tokokroga s potencialom, ki je enak ali blizu potencialu zemlje, ker sicer obstaja nevarnost za eksperimentatorja in vzdrževalcem, lahko nastanejo dodatne napake zaradi električnega polja in neugodnih pogojev za delovanje izolacije naprave, ki mora biti v tem primeru skladna z delovno napetostjo merjenega tokokroga.

V visokonapetostnih enosmernih tokokrogih lahko napetost izmerimo:

1) voltmetri magnetoelektričnega sistema, ki so izdelani za nazivno napetost do 6 kV,

2) voltmetri elektrostatičnega sistema, ki se proizvajajo za nazivno napetost do 100 kV,

3) z uporabo merilnih transformatorjev enosmerne napetosti.

Na sl. 4 je diagram merilnega transformatorja enosmerne napetosti. Primarna navitja transformatorja, zaporedno povezana z dodatnim uporom, so povezana z izmerjeno napetostjo.Sekundarna navitja, povezana vzporedno, so preko usmernika priključena na napajanje z izmeničnim tokom. V diagonalo usmerniškega vezja je vključen merilni mehanizem.

riž. 4. Shema transformatorja za merjenje enosmerne napetosti

riž. 5. Elektrostatični kilovoltmeter

V visokonapetostnih izmeničnih tokokrogih se meritve napetosti običajno izvajajo z voltmetri z nazivno napetostjo 100 V, ki so priključeni prek transformatorjev za merjenje napetosti. V tem primeru na eni strani izginejo težave pri izdelavi naprav neposredno za visoko napetost, na drugi strani pa je odpravljena nevarnost za servisno osebje pri delu z merilnimi napravami, priključenimi neposredno na visokonapetostne žice.

V visokonapetostni tehniki se za merjenje visoke napetosti pogosto uporabljajo posebni elektrostatični voltmetri, vžigalne svečke in elektronski osciloskopi. Zadnji dve od teh naprav se uporabljata predvsem za merjenje napetostnih impulzov.