Измерительные трансформаторы. Устройство, принцип действия, погрешности.

Они делятся на трансформаторы тока (ИТТ) и трансформаторы напряжения (ИТН) и используются они как преобразователи больших переменных токов и напряжений в относительно малые токи и напряжения.

Во вторичную обмотку м. включаться амперметры, вольтметры и //-ые обмотки счетчиков. W1 ИТТ включается в цепь последовательно, W1 ИТН включаются //-но. В W2 ИТН включаются вольтметры.

ИТТ и ИТН состоят из 2-х изолированных обмоток: первичной и вторичной с числом витков W1, W2 намотанной на общий замкнутый сердечник из листовой электро – технической стали. У ИТТ первичный ток I₁ всегда > вторичного I₂, поэтому у них число витков первичной обмотки < числа витков во вторичной. Первичная обмотка изготавливается из медного провода, сечение которого выбирается в зависимости от величины первичного номинального тока Iн. Вторичная обмотка изготовляется из более тонкого медного провода соответствующего вторичному номинальному току Iн₂ =5А. Первичное напряжение U₁ всегда > 2-го U₂. обе обмотки выполняются из относительно тонкого провода.

По сх. включения в измерительную цепь и условиям работы ТТ и ТН отличных др от др, по показанию приборов включенных во вторичные обмотки м. определить значение измеряемых величин. Для этого показания приборов необходимо умножить на коэффициент трансформации К_I, K_U.

Для ТТ К_I=I₁ / I₂ ; К_I=U₁ / U₂. Эти коэф-ты наз. действительными коэф-ми трансформации. Т.о. зная показания амперметра I₂ и вольтметра U₂ измерительные токи и напряжения будут равны I₁= К_I* I₂;

U₁= К_I* U₂.

Однако вторичные величины изменяются не пропорционально изменению первичных, т.е. действительные коэф-ты К_I, K_U не остаются постоянными. Они зависят от режима работы трансформатора, характера и величины нагрузки вторичной цепи, частоты тока, а также от конструктивных данных тр-ра и качества материала сердечника. Поэтому обычно показатели приборов умножаются не на действительные коэф-ты трансформации, а на номинальные: К_IН=I_1Н / I_2Н ; К_IН=U_1Н / U_2Н.

Определение измеряемых величин по номинальным коэф-м трансформации приведет к погрешности.

Относительная погрешность в следствии неравенства действительного и номинального коэф-та трансформации м.б. определены следующим образом:

ТТ ТН ,где

Погрешности трансф-ра тока увеличиваются по мере возрастания намагниченного тока, этот ток зависит от качества материала сердечника его размера, числа витков, а также характера и величины нагрузки во вторичной цепи.

Намагниченный ток образуется в следствии разности 1-ой и 2-ой катушки.

6. Электро - механические измерительные преобразователи. Структурная схема. Моменты, действующие на подвижную часть.

Эл/мех преобразователи (ЭМП) – состоит из 2-х основных частей: измерительной цепи и измерительного механизма.

Измерительная цепь – для преобразования измерительной величины в другую непосредственно воздействующую на ИМ. В ИМ электрическая энергия преобразуется в механическую энергию перемещения подвижной части. Обычно применяется угловое перемещение, поэтому в дальнейшем мы будем рассматривать не силы, действующие на ИМ, а моменты. Из теор. механики известно, что при вращении твердого тела вокруг оси произведение момента инерции на ускорение равно сумме моментов, действующих на тело относительно той же оси:

На подвижную часть ИМ при ее движении действуют след. моменты:

1. Вращающий момент – это момент возникающий в ИМ под воздействием измеряемой величины и поворачивающий подв. часть в сторону увеличения показаний. В общем случае вращающий момент является функцией измеряемой величины X и углом поворота активной части

2. Если повороту подвижной части ничего не препятствует, то она при любом значении измеряемой величины не равной 0 повернется до упора. Для того, чтобы угол поворота зависел от измеряемой величины в ИМ при повороте подвижной части создается противодействующий момент , направленный навстречу вращающему и зависит от угла поворота.

По способности создания противодействующего момента ИМ делится на две группы:

А) с механическим противодействием

Б) с электрическим противодействием

В группе А создается с помощью управляющих элементов (спиральных пружин тонкой нити), которые при повороте активной части закрываются и создают противодействующий момент W – уд. момент (противодействующий) – зависит только от упругих свойств.

3. На подвижную часть действуют моменты сил, тормозящих колебания подвижной части , где p – коэффициент ускорения;

Mp – момент тормозящих сил при угловой скорости движения подвижной части, равной 1

4. Момент трения в опорах, если таковые имеются

Подставим значения этих моментов в уравнение движения подвижной части. Получим:

Нелинейное диф. ур. II-го порядка может быть решено точно или приближенно для конкретного ИМ. В статическом режиме , зная их аналитическое значение можно найти угол отклонения подвижной части: