Расширение пределов измерения амперметров и вольтметров переменного тока

В цепях переменного тока для расширения пределов измерения приборов широко используются трансформаторы напряжения и тока. Кроме обеспечения требуемого предела измерения измерительные трансформаторы обеспечивают изоляцию слаботочных и низковольтных измерительных цепей от высоковольтных и сильноточных силовых цепей.

Принципиальная схема цепи с трансформатором напряжения приведена на рис. 22, а, с трансформатором тока – на рис. 22, б. При испытании сравнивается напряжение или ток на входе (первичной обмотке) измерительного трансформатора (соответственно приборы PV1 и PA1) с напряжением (током) на выходе (вторичной обмотке) трансформатора (приборы PV2 и PA2). По результатам эксперимента строится градуировочная характеристика трансформатора: зависимость выходного напряжения (тока) от входного напряжения (тока) и определяется коэффициент трансформации трансформаторов.

а)

б)

Рис. 22. Принципиальная электрическая схема испытания
трансформатора напряжения (а) и трансформатора тока (б).

Трансформатор напряжения должен работать в режиме холостого хода. В испытываемой цепи (рис. 22, а) это условие обеспечивается высоким входным сопротивлением мультиметра PV2 (более 1 МОм). Коэффициент трансформации определяется отношением напряжений на входе и выходе трансформатора

.

На рис. 22, а показана стандартная маркировка выводов обмоток трансформатора напряжения:

- первичная обмотка (прописные буквы) А – начало обмотки, Х – конец обмотки;
- вторичная обмотка (строчные буквы) а – начало обмотки, х – конец обмотки.
Начала и концы обмоток трансформатора необходимо учитывать, например, при подключении средств измерения энергии (счетчики) или мощности (ваттметры и т. п.).

В отличие от трансформатора напряжения, трансформатор тока должен работать в режиме короткого замыкания вторичной обмотки. Этот режим обеспечивается низким сопротивлением амперметра (миллиамперметра) PA2 в цепи этой обмотки (рис. 22, б). Коэффициент трансформации определяется отношением токов на входе и выходе трансформатора

.

Разрыв вторичной обмотки трансформатора тока создает аварийный режим с выходом из строя трансформатора тока. В испытываемой слаботочной цепи для защиты от режима холостого хода (обрыва) параллельно вторичной обмотке трансформатора тока включен резистор R2 (рис. 22, б). Величина резистора (1 кОм) выбрана исходя из максимально допустимого напряжения на вторичной обмотке испытываемого трансформатора тока (5 В, при номинальном токе вторичной обмотки 5 мА). Сопротивление резистора R2 существенно больше сопротивления амперметра PA2, т. е. влияние R2 на ток PA2 незначительно. Резистор R1 ограничивает ток в цепи первичной обмотки трансформатора Т1 (рис. 3.5.1б).

На рис. 22, б показана маркировка выводов обмоток трансформатора тока:
- Л1 и Л2 – начало и конец первичной обмотки, включаемой в цепь, где необходимо измерить ток (для энергосистем – в «линию» передачи энергии);
- И1 и И2 - начало и конец вторичной обмотки, включаемой в цепь измерительных приборов.