Содержание

Введение……………………………………………………….……………………..3

1 Трансформаторы……………………………………………..………………….....4

2 Назначение измерительных преобразователей и трансформаторов тока……...6

2.1 Классификация ИПТ и ТТ…………………..…………………….……….…....7

2.2 Основные параметры и характеристики трансформаторов тока…………....10

2.3 Принципиальная схема трансформаторов тока………….…………...………16

2.4 Условия  работы трансформаторов тока………………….…………...……...17

3 Измерительные трансформаторы напряжения…………………...………...…..19

3.1 Общие сведения и схемы соединения…………………………...…………....19

3.2 Конструкция трансформаторов напряжения……………………………........21

3.3 Выбор трансформаторов напряжения………………………………………...27

4 Практическое применение трансформаторов…………………...…………...…28

Заключение………………………………………………………………..………...30

Список  литературы………………………………………………….……………...31

 

      Введение

    Метрология  – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и требуемой точности.

    Современная метрология включает в себя три составляющих:

1. Законодательное.
2. Фундаментальное.
3. Практическое.

    Законодательная метрология – раздел метрологии включающие комплексы взаимосвязанных общих  правил, а также другие вопросы  нуждающиеся в регламентации  и контроля со стороны государства  направленные на обеспечении единства измерений и единообразия средств измерений.

    Вопросами фундаментальной метрологии (исследовательская метрология), созданием систем единиц измерения, физических постоянных разработкой новых методов измерений занимается теоретическая метрология.Вопросами практической метрологии в различных  сферах деятельности в результате теоретических исследований занимается прикладная метрология.

    Задачи  метрологии:

1. Определение основных направлений, развитие метрологического обеспечения производства.
2. Организация и проведение анализа состояние и измерений.
3. Разработка и реализация программ метрологического обеспечения.
4. Развитие и укрепление метрологической службы.

    Объекты метрологии.

    Средства  измерений, эталон, методики выполнения измерений и физические, и не физические (производственные величины).

 

     1 Трансформаторы

    Предметом данной курсовой работы является «Измерительные трансформаторы переменного тока и напряжения». В технике больших токов и высоких напряжений измерение электрических величин производится только через измерительные трансформаторы – трансформаторы тока и трансформаторы напряжения

    Трансформатор — статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанные обмотки и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.

    Изобретателем трансформатора является русский ученый П.Н.Яблочков. В 1876г. Яблочков использовал  индукционную катушку с двумя  обмотками в качестве трансформатора для питания изобретенных им электрических свечей. Трансформатор Яблочкова имел незамкнутый сердечник. Трансформаторы с замкнутым сердечником, подобные применяемым в настоящее время, появились значительно позднее, в 1884г. С изобретением трансформатора возник технический интерес к переменному току, который до этого времени не применялся.

    Трансформаторы  широко применяются при передаче электрической энергии на большие  расстояния, распределении ее между  приемниками, а также в различных  выпрямительных, усилительных, сигнализационных и других устройствах.

    Преобразование  энергии в трансформаторе осуществляется переменным магнитным полем. Трансформатор  представляет собой сердечник из тонких стальных изолированных одна от другой пластин, на котором помещаются две, а иногда и больше обмоток из изолированного провода. Обмотка, к которой присоединяется источник электрической энергии переменного тока, называется первичной обмоткой, остальные обмотки – вторичными.

    Если  во вторичной обмотке трансформатора намотано в три раза больше витков, чем в первичной, то магнитное поле, созданное в сердечнике первичной обмоткой, пересекая витки вторичной обмотки, создаст в ней в три раза больше напряжение.

    Применив  трансформатор с обратным соотношением витков, можно так же легко и  просто получить пониженное напряжение.

    С допустимой для практики точностью  можно считать, что отношение  числа витков первичной обмотки  к вторичной равно отношению  приложенного напряжения к выходному.

      Это отношение, называемое коэффициентом трансформации, обычно сокращают на меньшее из чисел, и тогда коэффициент трансформации получают в виде отношения единицы к некоторому числу (1:4; 1:50) или, наоборот, некоторого числа к единице (4:1; 50:1). 
 
 
 
 
 
 
 
 

        2 Назначение измерительных преобразователей и трансформаторов тока.

    Под измерительным преобразователем тока (ИПТ) будем понимать устройство, предназначенное для преобразования первичного тока в такой выходной сигнал, информативные параметры которого функционально связаны с информативными параметрами первичного тока. Для создания ИПТ можно использовать различные физические явления. В настоящее время ИПТ обычно создаются на основе широко применяемого в электротехнике трансформаторного эффекта — в виде трансформатора.

    Трансформатором тока (ТТ), являющимся наиболее широко применяемым ИПТ, называется такой трансформатор, в котором при нормальных условиях работы выходной сигнал является током, практически пропорциональным первичному току и при правильном включении сдвинутым относительно него по фазе на угол, близкий к нулю.

    Первичная обмотка трансформатора тока включается в цепь последовательно (в рассечку токопровода), а вторичная замыкается на некоторую нагрузку (измерительные приборы и реле), обеспечивая в ней ток, пропорциональный току в первичной обмотке.

    В трансформаторах тока высокого напряжения первичная обмотка изолирована от вторичной (земля) на полное рабочее напряжение. Один конец вторичной обмотки обычно заземляется. Поэтому она имеет потенциал, близкий к потенциалу земли.

    Трансформаторы  тока по назначению разделяются на трансформаторы тока для измерений и трансформаторы тока для защиты. В некоторых случаях эти функции совмещаются в одном ТТ.

    Трансформаторы  тока для измерений предназначаются  для передачи информации измерительным приборам. Они устанавливаются в цепях высокого напряжения или в цепях с большим током, т. е. в цепях, в которых невозможно непосредственное включение измерительных приборов. Ко вторичной обмотке ТТ для измерений подключаются амперметры, токовые обмотки ваттметров, счетчиков и аналогичных приборов. Таким образом, трансформатор тока для измерений обеспечивает:

    1) преобразование переменного тока любого значения в переменный, ток, приемлемый для непосредственного измерения с помощью стандартных измерительных приборов;

     2) изолирование измерительных приборов, к которым имеет доступ обслуживающий персонал, от цепи высокого напряжения.

    Трансформаторы  тока для защиты предназначаются для передачи измерительной информации в устройства защиты и управления. Соответственно этому трансформатор тока для защиты обеспечивает:                                                       

    1) преобразование переменного тока  любого значения в переменный  ток, приемлемый для питания устройств релейной защиты;

    2) изолирование реле, к которым имеет доступ обслуживающий персонал, от цепи высокого напряжения.

    Трансформаторы  тока в установках высокого напряжения необходимы даже в тех случаях, когда  уменьшения тока для измерительных  приборов или реле не требуется.

    2.1 Классификация ИПТ и ТТ.

    В зависимости от рода тока ИПТ разделяются на ИП переменного и ИП постоянного тока. В работе будут рассматриваться ИПТ переменного тока для установок и сетей с номинальной частотой тока 50 Гц.

    По  назначению ИПТ разделяются на ИПТ  для измерений и ИПТ для  защиты. Последние могут предназначаться для работы только в установившихся (статических) режимах либо в установившихся и переходных (динамических) режимах.

    В зависимости от вида преобразования ИПТ делятся на преобразователи  тока в ток, тока в напряжение (например, трансреакторы, магнитные трансформаторы тока), тока в неэлектрическую величину (например, в световой поток). При этом по способу представления выходной информации ИПТ подразделяются на аналоговые и дискретные.

    Целесообразно разделять ИПТ в зависимости от уровня напряжения, определяющего конструкцию, а иногда и принцип действия ИПТ. С учетом применяемых номинальных напряжений различают ИПТ низкого  (номинальное напряжение до 1000 В) и высокого напряжения (1-1150 кВ и выше).

    Все трансформаторы тока можно классифицировать по следующим основным признакам:

    По  роду установки: трансформаторы тока для работы на открытом воздухе (категория размещения  1 по ГОСТ 15150-69); для работы в закрытых помещениях (по ГОСТ 15150-69); для встраивания в полости электрооборудования; для специальных установок (в шахтах, на судах,  электровозах и т. д.).

    По  способу установки: проходные трансформаторы тока, предназначенные для использования в качестве ввода и устанавливаемые в проемах стен, потолков или в металлических конструкциях; опорные, предназначенные для установки на опорной плоскости; встраиваемые, т. е. предназначенные для установки в полости электрооборудования.

    По  числу коэффициентов трансформации: с одним коэффициентом трансформации; с несколькими коэффициентами трансформации, получаемыми изменением числа витков первичной или вторичной обмотки, или обеих обмоток, или применением нескольких вторичных обмоток с различным числом витков, соответствующим различному номинальному вторичному току.

    По  числу ступеней трансформации: одноступенчатые; каскадные (многоступенчатые), т. е. с несколькими ступенями трансформации тока.

    По  выполнению первичной обмотки: одновитковые; многовитковые.

    Одновитковые  ТТ (рис. 1) имеют две разновидности: без собственной первичной обмотки; с собственной первичной обмоткой. Одновитковые ТТ, не имеющие собственной первичной обмотки, выполняются встроенными, шинными или разъемными.

     Встроенный  трансформатор тока 1 представляет собой магнитопровод с намотанной на него вторичной обмоткой. Он не имеет, собственной первичной обмотки. Ее роль выполняет токоведущий стержень проходного изолятора. Этот трансформатор тока не имеет изоляционных элементов между первичной и вторичной обмотками. Их роль выполняет изоляция проходного изолятора.  
 
 
 
 

    Рисунок 1

    Схема трансформатора тока

    В шинном трансформаторе тока роль первичной обмотки выполняют одна или несколько шин распределительного устройства, пропускаемые при монтаже сквозь полость проходного изолятора. Последний изолирует такую первичную обмотку от вторичной.

    Разъемный трансформатор тока 2 тоже не имеет собственной первичной обмотки. Его магнитопровод состоит из двух частей, стягиваемых болтами. Он может размыкаться и смыкаться вокруг проводника с током, являющимся первичной обмоткой этого ТТ. Изоляция между первичной и вторичной обмотками наложена на магнитопровод со вторичной обмоткой.