Mjerenje velikih struja i visokih napona

Mjerenje istosmjernih struja do 6000 I obično se proizvodi pomoću alata magnetoelektričnog sustava s šantovi.

Shuntovi velike struje postaju glomazni, teški i skupi, na primjer shunt 75ShS 6000 A teži 24 kg. Osim toga, korištenje shuntova za velike struje ne daje dovoljnu točnost i gubici snage u njima su veliki, na primjer, u gore spomenutom shuntu pri nazivnom naponu od 75 mV, gubitak snage je 6000 A x 0,075 V = 450 W. Stoga se za mjerenje velikih konstantnih struja koriste transformatori konstantne struje koji se proizvode za nazivne primarne struje od 7,5 do 70 kA sa sekundarnom strujom od 5 A.

Riža. 1. Shunt B6 — nazivna struja 1A — 15kA — pad napona 100mV

Kao iu krugovima izmjenične struje, primarni namot je spojen na krug mjerene struje (u dijelu žice), dok su sekundarni namoti spojeni na izvor sinusoidnog napona u seriju s opterećenjem. U njima se inducira EMF čija vrijednost ovisi o primarnoj struji.Sekundarna struja proporcionalna je primarnoj struji ako je otpor opterećenja mnogo manji od induktivnog otpora namota.

Shema istosmjernog transformatora prikazana je na sl. 2.

Istosmjerni transformator sastoji se od dvije identične zatvorene jezgre, od kojih svaka ima dva namota postavljena jedan na drugi. Jezgre su izrađene od permaloida.

Izmjerena istosmjerna struja teče kroz serijski spojene primarne namote. Dva sekundarna namota spojena u seriju (ili paralelno) spojena su preko ispravljača na izvor izmjenične struje.

Sekundarni namoti spojeni su tako da tijekom prvog poluperioda izmjenične struje i2 sekundar n. p. i2w2 u prvoj jezgri ima suprotan smjer u odnosu na primarni n. p. i1w21 a u drugoj jezgri smjerovi primarne i sekundarne n. v. šibice. U drugoj poluperiodi, naprotiv, u prvoj jezgri smjera n. v. podudaraju, a u drugom će imati suprotne smjerove.

Riža. 2. Shema istosmjernog mjernog transformatora

Uz konstantnu izmjerenu struju u primarnom krugu strujnog transformatora, u sekundarnom krugu će teći izmjenična struja s pravokutnim oblikom krivulje, a istosmjerna struja će teći u dijagonali mosnog ispravljača na koji se spojen je mjerni mehanizam. Promjena veličine mjerene struje dovest će do promjene primara N. uz F =i1wl.

Mjerenjem sekundarne struje i njezinim množenjem sa stvarnom Da svaki koeficijent transformacije, dobivamo stvarnu vrijednost primarne struje.

Riža. 3. Karakteristike strujnog transformatora: a — krivulja magnetiziranja; b — krivulja struje u sekundarnom krugu; c — krivulja struje u glukometru.

Mjerenje velikih izmjeničnih struja, u pravilu, provodi se ampermetrima elektromagnetskih, ferodinamičkih, elektrodinamičkih sustava, koji se uključuju mjernim strujnim transformatorima, koji se proizvode za nazivne primarne struje do 25 kA.

Koristi se u nekim slučajevima, uključivanje ampermetara izravno u dio žica ili sabirnica (bez strujnih transformatora) na naponima kruga iznad 500 V treba biti učinjeno na takav način da se osigura sigurnost usluge i pogodnost promatranja očitanja uređaj .Ampermetri su u takvim slučajevima često izolirani od zemlje postavljanjem na izolatore.

U visokonaponskim krugovima, bez obzira na vrstu struje i frekvenciju, moramo težiti uključivanju ampermetra u dio strujnog kruga s potencijalom jednakim ili bliskim potencijalu zemlje, jer inače postoji opasnost za eksperimentatora i osoblja za održavanje, mogu nastati dodatne pogreške zbog električnog polja i nepovoljnih uvjeta za rad izolacije uređaja, koja u ovom slučaju mora biti u skladu s radnim naponom mjerenog kruga.

U visokonaponskim istosmjernim krugovima napon se može mjeriti:

1) voltmetri magnetoelektričnog sustava koji se izrađuju za nazivni napon do 6 kV,

2) voltmetri elektrostatičkog sustava koji se proizvode za nazivni napon do 100 kV,

3) pomoću mjernih transformatora istosmjernog napona.

Na sl. Slika 4 je dijagram transformatora za mjerenje istosmjernog napona. Primarni namoti transformatora spojeni u seriju s dodatnim otporom priključeni su na izmjereni napon.Sekundarni namoti spojeni paralelno spojeni su preko ispravljača na AC napajanje. U dijagonalu strujnog kruga ispravljača uključen je mjerni mehanizam.

Riža. 4. Shema transformatora za mjerenje istosmjernog napona

Riža. 5. Elektrostatički kilovoltmetar

U visokonaponskim izmjeničnim krugovima, mjerenje napona se obično vrši voltmetrima naznačenim na 100 V spojenim preko naponskih mjernih transformatora. U ovom slučaju, s jedne strane, nestaju poteškoće pri izradi uređaja izravno za visoki napon, s druge strane, eliminira se opasnost za servisno osoblje pri radu s mjernim uređajima koji su spojeni izravno na visokonaponske žice.

U visokonaponskoj tehnici za mjerenje visokog napona često se koriste posebni elektrostatički voltmetri, svjećice i elektronički osciloskopi. Posljednja dva od ovih uređaja prvenstveno se koriste za mjerenje naponskih impulsa.