Вимірювання великих струмів і високих напруг

Вимірювання незмінних струмів до 6000 А зазвичай робиться за допомогою пристроїв магнітоелектричної системи з шунтами.

Шунти на величезні струми стають масивними, важкими і дорогими, так, наприклад, шунт типу 75ШС 6000 А важить 24 кг. Крім того, застосування шунтів на величезні струми не забезпечує достатньої точності і потужність втрат в їх велика, наприклад, в згаданому шунт при номінальній напрузі 75 мВ потужність втрат 6 000 А х 0,075 В = 450 Вт. Тому для вимірювання величезних незмінних струмів використовуються трансформатори постійного струму, які робляться на номінальні первинні струми від 7,5 до 70 кА при вторинному струмі 5 А.

Схема трансформатора незмінного струму дана на рис. 2.

Трансформатор незмінного струму складається з 2-ух схожих замкнутих сердечників, на будь-який з яких накладено по дві обмотки. Сердечники зроблені з пермаллоя.

Вимірюваний незмінний струм проходить по первинним обмоткам, сполученим послідовно. Дві вторинні обмотки, з`єднані між собою по черзі (або паралельно), через випрямляч приєднуються до джерела живлення зі змінним напругою.

Вторинні обмотки з`єднані так, що протягом першого напівперіоду змінного струму i2 вторинна н. с. i2w2 в першому осерді має зустрічний напрямок по відношенню до первинної н. с. i1w21 а в 2-му осерді напрямки первинної і вторинної н. с. збігаються. Протягом другого напівперіоду, навпаки, в першому осерді напрямки н. с. збігаються, а в 2-му вони матимуть зустрічні напрямки.

Мал. 2. Схема вимірювального трансформатора незмінного струму

При наявності незмінного вимірюваного струму в первинної ланцюга трансформатора струму у вторинному ланцюзі буде проходити змінний струм з прямокутною формою кривої, а в діагоналі мостової випрямної схеми, в яку включений вимірювальний механізм, буде проходити незмінний струм. Зміна величини вимірюваного струму викличе зміна первинної н. с. F = i1wl.

Вимірюючи вторинний струм і примножуючи його на дійсний коефіцієнт трансформації, отримаємо дійсне значення первинного струму.

Мал. 3. Властивості трансформатора струму: а - крива намагнічіванія- б - крива струму у вторинній ланцюги-в - крива струму в вимірнику.

Вимірювання величезних змінних струмів, зазвичай, робиться амперметрами електричної, феро-динамічної, електродинамічної систем, що включаються через вимірювальні трансформатори струму, які робляться на номінальні первинні струми до 25 кА.

Застосовується в деяких випадках включення амперметрів конкретно у розтин проводів або шин (без трансформаторів струму) при напрузі в ланцюзі вище 500 В має бути виконано так, щоб забезпечувалися безпеку обслуговування і зручність спостереження за показаннями приладу. Амперметри в таких випадках нерідко ізолюються від землі методом установки їх на ізоляторах.

У ланцюгах високої напруги незалежно від роду струму і частоти потрібно прагнути включати амперметр в ділянку ланцюга з потенціалом, рівним або близьким до потенціалу землі, так як в противному випадку створюється небезпека для експериментатора і обслуговуючого персоналу, можуть з`являтися додаткові похибки від електричного поля, створюються несприятливі умови для роботи ізоляції приладу, яка в даному випадку повинна знаходитися в узгодженні з робочою напругою вимірюваної ланцюга.

У високовольтних ланцюгах постійного струму напруга можна визначати:

1) вольтметрами магнітоелектричної системи, які робляться на номінальну напругу до 6 кВ,

2) вольтметрами електростатичної системи, які робляться на номінальну напругу до 100 кВ,

3) застосовуючи вимірювальні трансформатори напруги постійного струму.

На рис. 4 дана схема вимірювального трансформатора постійної напруги. Первинні обмотки трансформатора, з`єднані по черзі з додатковим опором, підключені до вимірюваному напрузі. Вторинні обмотки, з`єднані паралельно, через випрямляч приєднуються до джерела живлення зі змінним напругою. В діагоналі випрямної схеми включений вимірювальний механізм.

Мал. 4. Схема вимірювального трансформатора постійної напруги

Мал. 5. Електростатичний кіловольтметра

У ланцюгах високої напруги змінного струму вимірювання напруги, зазвичай, робиться вольтметрами з номінальною напругою 100 В, що включаються через вимірювальні трансформатори напруги. В даному випадку, з одного боку, відпадають труднощі виробництва пристроїв конкретно на найвище напруження, з іншого - усувається небезпека для обслуговуючого персоналу при роботі з вимірювальними пристроями, приєднаними безпосередньо до проводів високої напруги.

У високовольтної техніки для вимірювання великих напруг нерідко користуються особливими електростатичними вольтметрами, кульовими разрядниками, клідонографамі, електричними осцилографами. Два останніх з позначених пристроїв застосовуються переважно для вимірювання імпульсів напруги.

Школа для електрика