Что такое трансформатор напряжения и для чего он нужен. Как работает трансформатор напряжения. Какие бывают виды трансформаторов напряжения. Где применяются трансформаторы напряжения.
Принцип работы и назначение трансформаторов напряжения
Трансформатор напряжения — это устройство, предназначенное для преобразования высокого напряжения в низкое. Его основные функции:
- Понижение высокого напряжения до уровня, безопасного для измерительных приборов и устройств защиты
- Обеспечение гальванической развязки между цепями высокого и низкого напряжения
- Измерение напряжения в высоковольтных сетях
- Питание цепей релейной защиты и автоматики
Принцип работы трансформатора напряжения основан на явлении электромагнитной индукции. Он состоит из магнитопровода и двух обмоток — первичной и вторичной. При подаче переменного напряжения на первичную обмотку в магнитопроводе возникает переменный магнитный поток, который индуцирует ЭДС во вторичной обмотке. Величина этой ЭДС пропорциональна первичному напряжению и отношению числа витков обмоток.
Виды и конструкции трансформаторов напряжения
По конструкции трансформаторы напряжения делятся на несколько основных видов:
1. Однофазные трансформаторы
Применяются в сетях напряжением до 35 кВ. Имеют одну первичную и одну или две вторичные обмотки. Наиболее распространенные типы: НОМ, ЗНОМ.
2. Трехфазные трансформаторы
Используются в сетях 6-35 кВ. Содержат три стержня магнитопровода с обмотками. Типовые модели: НТМИ, НАМИ.
3. Каскадные трансформаторы
Применяются в сетях 110-500 кВ. Состоят из нескольких последовательно соединенных блоков. Позволяют получить более высокий класс точности. Пример: НКФ.
4. Емкостные трансформаторы
Используются в сетях 110-750 кВ. Содержат емкостный делитель напряжения и электромагнитный устройство. Обеспечивают высокую точность измерений.
Области применения трансформаторов напряжения
Трансформаторы напряжения нашли широкое применение в различных областях энергетики и промышленности:
- На электрических подстанциях для контроля напряжения в высоковольтных сетях
- В системах релейной защиты и автоматики электроустановок
- Для коммерческого и технического учета электроэнергии
- В составе комплектных распределительных устройств
- Для питания цепей собственных нужд подстанций
Характеристики и параметры трансформаторов напряжения
Основными техническими параметрами трансформаторов напряжения являются:
- Номинальное первичное и вторичное напряжение
- Номинальная мощность
- Класс точности (0.2, 0.5, 1, 3)
- Предельная мощность
- Номинальная частота
- Схема и группа соединения обмоток
Выбор трансформатора напряжения осуществляется исходя из требуемых характеристик и условий эксплуатации.
Особенности эксплуатации трансформаторов напряжения
При эксплуатации трансформаторов напряжения необходимо учитывать следующие особенности:
- Недопустимость работы с разомкнутой вторичной обмоткой
- Необходимость заземления вторичных обмоток и корпуса
- Контроль нагрузки вторичных цепей
- Периодическая проверка изоляции обмоток
- Защита от перенапряжений и феррорезонансных явлений
Соблюдение правил эксплуатации обеспечивает надежную и безопасную работу трансформаторов напряжения.
Современные тенденции в развитии трансформаторов напряжения
В настоящее время наблюдаются следующие тенденции в развитии трансформаторов напряжения:
- Применение новых изоляционных материалов (элегаз, твердая изоляция)
- Разработка цифровых трансформаторов напряжения
- Повышение точности измерений
- Уменьшение массогабаритных показателей
- Увеличение надежности и срока службы
Эти инновации позволяют создавать более совершенные и эффективные устройства для измерения и контроля напряжения в электрических сетях.
Выбор и расчет трансформаторов напряжения
При выборе трансформатора напряжения учитываются следующие факторы:
- Номинальное напряжение сети
- Требуемый класс точности
- Расчетная нагрузка вторичных цепей
- Условия эксплуатации (климат, загрязненность и т.д.)
- Конструктивное исполнение (опорный, проходной и т.п.)
Расчет трансформатора напряжения включает определение номинальной мощности, проверку на феррорезонанс, расчет погрешностей. Правильный выбор обеспечивает надежную работу устройства и точность измерений.
Трансформаторы на электросхемах — Весёлый Карандашик
2013, Апрель 2 , ВторникНа мой взгляд, по количеству металла раритетные ламповые радиоприёмники или телевизоры превзойдут любую современную электро-радио технику. Грешно судить ‘предков’, но кто-то ещё помнит цветной ламповые телевизоры ‘Рубин’, ‘Рекорд’, ‘Берёзка’, ‘Горизонт’, которые угрожающе смотрели на хозяев, предупреждая о своём весе в 61-63 кг, большую часть которой занимали трансформаторы.
Когда включаем нами любимые электроприборы в домашнюю электросеть, мы даже не догадываемся, что присутствующее напряжение в сети 220 вольт преобразовано(трансформировано) силовым электрическим трансформатором из более высокого напряжения, поступающего от другого распределительного трансформатора, который, в свою очередь, получает электричество через линии электропередачи(ЛЭП) от самой электростанции. Если включим домашний сварочный трансформатор или зарядное автомобильное устройство в сеть, то напряжение из 220 вольт будет трансформироваться в низкое, безопасное для нас.
А как работает трансформатор?
Что бы электрическая цепь, состоящая из набора элементов, потребителей и источника питания была действующей, она должна быть замкнутой, то есть электрический ток от одного полюса источника питания должен пройти через потребитель и вернуться на на другой полюс источника. У трансформатора входная сторона имеет два подключаемых конца-ввода. У нашей питающей электросети тоже два провода, которые мы и подключаем к вводным концам. Таким образом, мы запитываем электрический трансформатор, рабочее напряжение которого должно быть рассчитано на напряжение сети.
Получается рабочая электрическая цепь электросеть-трансформатор, точнее — выходная обмотка понижающего потребительского трансформатора сети с выходным напряжением 220 вольт на первичную обмотку нашего, бытового трансформатора на 220 вольт. А так как в сети ток переменный, с частотой 50Гц, то колебания тока посредством связи через обмотки трансформаторов вызывают некую вибрацию металлического сердечника — магнитопровода электрического трансформатора, образовывая вокруг себя переменное электромагнитное поле. Когда поверх первичной обмотки, запитанной от сети в 220 вольт и размещённой на металлическом сердечнике, установить другую, вторичную обмотку, то можно получить переменное напряжение желаемой величины(к примеру: 12вольт), но той же частоты, что и в сети.
Таким образом, переменное напряжение электрической сети трансформируется в необходимое для нас по величине вторичное напряжение. Ко вторичной обмотке можно подключить автомобильную лампу на 12 вольт, с которой ничего плохого не случится. Тем более, первичная электрическая цепь(сеть 220 вольт + первичная катушка трансформатора) никак не соединена с другой(вторичная катушка 12 вольт + электролампа). В данном случае говорится о гальванической развязке, которая обезопасит нас и питаемое электрооборудование от опасного высокого напряжения сети. Есть трансформаторы и без гальванической развязки(автотрансформаторы), катушки у которого связаны между собой электрически(соединены).
А вот и ответ: трансформатор через расположенные на магнитопроводе обмотки трансформирует, преобразует переменное напряжение посредством электромагнитной индукции или осуществляет гальваническую развязку между входной и питающей стороной.
Как изображается трансформатор на схеме.
В электротехнике и радиоэлектронике существует много разных видов и типов трансформаторов. Одни применяются строго в высокочастотных цепях, другие только в измерительной технике, а описываемые нами — большинство в быту и в бытовой аппаратуре.
Изображение обмотки трансформатора напоминает волнообразную линию, у которой одна сторона волны остроконечная. В последнее время обмотку изображают в виде прямоугольника с отводами по краям. Начало обмотки обозначается толстой жирной точкой. Если трансформатор магнитоэлектрический — с сердечником, то между параллельно указанными катушками рисуется сердечник, в виде чёрного закрашенного прямоугольника.
На однолинейных схемах изображение трансформатора выполняется в виде смещения относительно друг-друга с наложением двух окружностей.
Существуют трансформаторы регулируемые и не регулируемые, с дополнительными отводами и секциями, с сердечниками и без таковых, трансформаторы тока и напряжения. Но при всех типах трансформатора всегда на схеме присутствует изображение обмотки — волнообразная линия или прямоугольник с отводами.
Обозначение на схеме используется латинской буквой T, хотя, она аналогична и кирилице. Рядом с литерой Т ставится буквенный символ, указывающий на тип электрического трансформатора.
К примеру: А — TA(трансформатор тока), V — TV(трансформатор напряжения), UV — TUV(трансформатор регулировочный).
Следует запомнить, что нарисованные параллельно или по одной оси обозначения катушек с указанием сердечника или без него и есть общее схематичное изображение трансформатора.
«Трансформаторы на электросхемах»
Таким образом, переменное напряжение электрической сети трансформируется в необходимое для нас по величине вторичное напряжение. Ко вторичной обмотке можно подключить автомобильную лампу на 12 вольт, с которой ничего плохого не случится. Тем более, первичная электрическая цепь(сеть 220 вольт + первичная катушка трансформатора) никак не соединена с другой(вторичная катушка 12 вольт + электролампа). В данном случае говорится о гальванической развязке, которая обезопасит нас и питаемое электрооборудование от опасного высокого напряжения сети. Есть трансформаторы и без гальванической развязки(автотрансформаторы), катушки у которого связаны между собой электрически(соединены).
Игорь Александрович
«Весёлый Карандашик»
Трансформатор напряжения , назначение и принцип действия
Трансформатор напряжения — это одна из разновидностей трансформаторов, который нужен для:
- преобразования электрической мощности и питания различных устройств,
- гальванической развязки цепей высокого напряжения (6 кВ и выше) от низкого (обычно 100 В) напряжения вторичных обмоток.
- измерения напряжения на подстанциях и питания всевозможных реле защиты
Измерительный трансформатор напряжения
Трансформатор напряжения принцип работы
Для непосредственного включения на высокое напряжение потребовались бы очень громоздкие приборы и реле вследствие необходимости их выполнения с высоковольтной изоляцией. Изготовление и применение такой аппаратуры практически неосуществимо, особенно при напряжении 35 кВ и выше.
Применение трансформаторов напряжения позволяет использовать для измерения на высоком напряжении стандартные измерительные приборы, расширяя их пределы измерения; обмотки реле, включаемых через трансформаторы напряжения, также могут иметь стандартные исполнения.
Кроме того, трансформатор напряжения изолирует (отделяет) измерительные приборы и реле от высокого напряжения, благодаря чего он обеспечивает безопасность их обслуживания на подстанции.
Основное принципиальное отличие измерительных трансформаторов напряжения (ТН) от трансформаторов тока (ТТ) состоит в том, что они, как и все силовые модели, рассчитаны на обычную работу без закороченной вторичной обмотки.
В то же время, если силовые трансформаторы предназначены для передачи транспортируемой мощности с минимальными потерями, то измерительные трансформаторы напряжения конструируются с целью высокоточного повторения в масштабе векторов первичного напряжения.
измерительный трансформатор напряженияПринципы работы трансформатора напряжения
Конструкцию трансформатора напряжения, как и трансформатора тока, можно представить магнитопроводом с намотанными вокруг него двумя обмотками:
- первичной;
- вторичной.
Специальные сорта стали для магнитопровода, а также металл их обмоток и слой изоляции подбираются для максимально точного преобразования напряжения с наименьшими потерями. Число витков первичной и вторичной катушек рассчитывается таким образом, чтобы номинальное значение высоковольтного линейного напряжения сети, подаваемое на первичную обмотку, всегда воспроизводилось вторичной величиной 100 вольт с тем же направлением вектора для систем, собранных с заземленной нейтралью.
Если же первичная схема передачи энергии создана с изолированной нейтралью, то на выходе измерительной обмотки будет присутствовать 100/√3 вольт.
Для создания разных способов моделирования первичных напряжений на магнитопроводе может располагаться не одна, а несколько вторичных обмоток.
Устройство однофазного трансформатора напряжения
устройство однофазного трансформатора напряженияУстройство однофазного трансформатора напряжения:
- а — общий вид трансформатора напряжения;
- б — выемная часть;
- 1,5 — проходные изоляторы;
- 2 — болт для заземления;
- 3 — сливная пробка;
- 4 — бак;
- 6 — обмотка;
- 7 — сердечник;
- 8 — винтовая пробка;
- 9 — контакт высоковольтного ввода
Однофазные трансформаторы напряжения получили наибольшее распространение. Они выпускаются на рабочие напряжения от 380 В до 500 кВ.
Конструктивные размеры и масса ТН определяются не мощностью, как у силовых трансформаторов, а в основном объемом изоляции первичной обмотки и размерами её выводов высокого напряжения.
Трансформаторы напряжения с номинальным напряжением от 380 В до 6 кВ имеют исполнение с сухой изоляцией (обмотки выполняются проводом марки ПЭЛ и пропитываются асфальтовым лаком).
Свердловский завод трансформаторов тока выпускает трансформаторы напряжения на 6, 10, 35 кВ с литой изоляцией.
У трансформаторов напряжением 10 — 500 кВ изоляция масляная (магнитопровод погружен в трансформаторное масло).
Пример назначение и область применение трансформаторов напряжения ЗНОЛ-НТЗ
Трансформаторы предназначены для наружной установки в открытых распределительных устройствах (ОРУ). Трансформаторы обеспечивают передачу сигнала измерительной информации измерительным приборам и устройствам защиты и управления, предназначены для использования в цепях коммерческого учета электроэнергии в электрических установках переменного тока на класс напряжения 35 кВ. Трансформаторы выполнены в виде опорной конструкции.
Корпус трансформаторов выполнен из компаунда на основе гидрофобной циклоалифатической смолы «Huntsman», который одновременно является основной изоляцией и обеспечивает защиту обмоток от механических и климатических воздействий. Рабочее положение трансформаторов в пространстве — вертикальное, высоковольтными выводами вверх.
схема включения обмоток трансформатора напряжения ЗНОЛ-НТЗСхемы включения трансформаторов напряжения
Измерительные трансформаторы применяются для замера линейных и/или фазных первичных величин. Для этого силовые обмотки включают между:
- проводами линии с целью контроля линейных напряжений;
- шиной или проводом и землей, чтобы снимать фазное значение.
Важным элементом безопасности измерительных трансформаторов напряжения является заземление их корпуса и вторичной обмотки.
На заземление трансформаторов напряжения обращается повышенное внимание, ведь при пробое изоляции первичной обмотки на корпус или во вторичные цепи в них появится высоковольтный потенциал, способный травмировать людей и сжечь оборудование.
Преднамеренное заземление корпуса и одной вторичной обмотки отводит этот опасный потенциал на землю, чем предотвращает дальнейшее развитие аварии.
Трансформатор напряжения при напряжении до 35 кВ
Трансформатор напряжения при напряжении до 35 кВ по принципу выполнения ничем не отличается от силового понижающего трансформатора. Он состоит из магнитопровода, набранного из пластин листовой электротехнической стали, первичной обмотки и одной или двух вторичных обмоток. На рис. 2.1. показана схема трансформатора напряжения с одной вторичной обмоткой. На первичную обмотку подается высокое напряжение Ub a напряжение вторичной обмотки U2 подведено к измерительному прибору.
рис. 2.1 Схема включения однофазного трансформатора напряженияТрансформаторы применяются в наружных (типа НОМ-35, серий ЗНОМ и НКФ) или внутренних установках переменного тока напряжением 0,38-500 кВ и номинальной частотой 50 Гц. Трехобмоточные трансформаторы НТМИ предназначены для сетей с изолированной нейтралью, серии НКФ (кроме НКФ-110-5 8) — с заземленной нейтралью.
В электроустановках используются однофазные, трехфазные (пятистержневые) и каскадные трансформаторы напряжения (ТН). Выбор того или иного типа трансформатора напряжения зависит от напряжения сети, значения и характера нагрузки вторичных цепей и назначения трансформатора напряжения (для целей изменения, для контроля однофазных замыканий на землю, для питания устройств релейной защиты и автоматики).
Ввиду относительно высокой стоимости ТН для сетей 110-750 кВ они в ряде случаев, там, где это возможно по условиям работы систем измерения, защиты и автоматики электроустановок, заменяются емкостными делителями напряжения.
По изоляции различают трансформаторы напряжения с сухой и масляной изоляцией.
Обозначение трансформатора напряжения на схеме
Обозначение трансформатора напряжения на схемеПредохранители трансформаторов осуществляют защиту трансформаторов напряжения от повреждения в случае их работы в ненормальном режиме — при однофазном замыкании на землю, при возникновении в сети феррорезонансных явлений или в случае наличия короткого замыкания в первичной обмотке трансформатора напряжения.
Трёхфазный трансформатор
Среди электромагнитных устройств данного типа выделяется трёхфазный трансформатор. Он имеет магнитную и гальваническую связи фаз. Наличие схемы первого типа обусловлено соединением магнитопроводов в одну систему. При этом потоки магнитного воздействия расположены относительно друг друга под углом 120 °. Стержень в данной системе не нужен, так как при объединении центров трёх фаз сумма электромагнитных русел равняется нулю вне зависимости от времени. Благодаря этому схема с шестью стержнями преобразуется в трёхстержневую.
В соединении обмоток устройства можно использовать схемы трёх типов:
- Соединение в виде звезды может осуществляться с выводом от общих точек или же без него. Здесь каждую обмотку соединяют с нейтральной точкой.
- По треугольной схеме фазы соединяются последовательно.
- Зигзаг-это схема, которая чаще всего применяется во время отвода от общей точки. В ней соединяются три обмотки, расположенные на разных стержнях магнитопроводов.
Применение трёхфазного трансформатора является более экономичным, чем использование соединённых однофазных конструкций.
Нагрузка трансформаторов напряжения
Вторичная нагрузка трансформатора напряжения—это мощность внешней вторичной цепи. Под номинальной вторичной нагрузкой понимают наибольшую нагрузку, при которой погрешность не выходит за допустимые пределы, установленные для трансформаторов данного класса точности.
Конструкции трансформаторов напряжения
В установках напряжением до 18 кВ применяются трехфазные и однофазные трансформаторы, при более высоких напряжениях — только однофазные.
При напряжениях до 20 кВ имеется большое число типов трансформаторов напряжения: сухие (НОС), масляные (НОМ, ЗНОМ, НТМИ, НТМК), с литой изоляцией (ЗНОЛ). Следует отличать однофазные двухобмоточные трансформаторы НОМ от однофазных трехобмоточных трансформаторов ЗНОМ. Трансформаторы типов ЗНОМ-15, -20 -24 и ЗНОЛ-06 устанавливаются в комплектных токопроводах мощных генераторов. В установках напряжением 110 кВ и выше применяют трансформаторы напряжения каскадного типа НКФ и емкостные делители напряжения НДЕ.
Измерительные трансформаторы напряжения
Измерительные трансформаторы напряжения предназначены для уменьшения первичных напряжений до значений, наиболее удобных для подключения измерительных приборов, реле защиты, устройств автоматики. Применение измерительных трансформаторов обеспечивает безопасность работающих, так как цепи высшего и низшего напряжения разделены, а также позволяет унифицировать конструкцию приборов и реле.
Видео: Трансформаторы напряжения
Технические характеристики трансформаторов напряжения, схемы включения. Факторы, влияющие на класс точности. Виды трансформаторов напряжения, расшифровка маркировки.
Поделиться ссылкой:
| 1 группа (тип трансформатора) | |
| А | автотрансформатор |
| Б/м | трансформатор |
| 2 группа (количество фаз) | |
| О | однофазный трансформатор |
| Т | трехфазный трансформатор |
| 3 группа (система охлаждения) | |
| М | система охлаждения с естественной циркуляцией масла типа ONAN |
| Д | система охлаждения с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воздуха типа ONAF |
| ДЦ | система охлаждения с принудительной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воздуха типа OFAF |
| Ц | система охлаждения с принудительной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воды типа OFWF |
| Н | система охлаждения с принудительной циркуляцией масла направленного действия |
| 4 группа (количество обмоток) | |
| Т | трехобмоточный |
| Б/м | двухобмоточный |
| 5 группа (система регулирования) | |
| Н | регулирование напряжение под нагрузкой |
| Б/м | переключение напряжения без возбуждения |
| 6 группа (особенности типа) | |
| Б | трансформатор для питания буровых |
| В | трансформатор с горизонтальным расположением вводов |
| Г | трансформатор с грозозащитой |
| Д | трансформатор для питания электродегидраторов |
| Ж | ттрансформатор защищенный |
| З | трансформатор защищенный (с азотной защитой) |
| К | трансформатор с кабельными вводами |
| Л | трансформатор с литая изоляция |
| М | трансформатор для металлургического производства |
| Н | трансформатор с негорючим диэлектриком (мидель, силикон, т.д.) |
| П | трансформатор передвижной для железных дорог |
| П | трансформатор печной |
| П | трансформатор преобразовательный |
| С | трансформатор для собственных нужд генерирующих станций |
| С | трансформатор сухой |
| У | трансформатор сухой |
| Ф | трансформатор с форсированной система охлаждения |
| Ш | трансформатор шахтный |
| Э | трансформатор для питания электропривода |
Электрощит Самара
Выбор региона
Азербайджан
Армения
Белоруссия
Грузия
Дальнее зарубежье
Казахстан
Киргизия
Молдова
Монголия
Прибалтика
Таджикистан
Туркменистан
Узбекистан
Украина
Москва
Санкт-Петербург
Алтайский край
Амурская область
Архангельская область
Астраханская область
Белгородская область
Брянская область
Владимирская область
Волгоградская область
Вологодская область
Воронежская область
Еврейская автономная область
Забайкальский край
Ивановская область
Иркутская область
Кабардино-Балкарская Республика
Калининградская область
Калужская область
Камчатский край
Карачаево-Черкесская республика
Кемеровская область
Кировская область
Костромская область
Краснодарский край
Красноярский край
Курганская область
Курская область
Ленинградская область
Липецкая область
Магаданская область
Московская область
Мурманская область
Ненецкий автономный округ
Нижегородская область
Новгородская область
Новосибирская область
Омская область
Оренбургская область
Орловская область
Пензенская область
Пермский край
Приморский край
Псковская область
Республика Адыгея
Республика Алтай
Республика Башкортостан
Республика Бурятия
Республика Дагестан
Республика Ингушетия
Республика Калмыкия
Республика Карелия
Республика Коми
Республика Марий Эл
Республика Мордовия
Республика Саха (Якутия)
Республика Северная Осетия-Алания
Республика Татарстан (Татарстан)
Республика Тыва
Республика Хакасия
Ростовская область
Рязанская область
Самарская область
Саратовская область
Сахалинская область
Свердловская область
Смоленская область
Ставропольский край
Тамбовская область
Тверская область
Томская область
Тульская область
Тюменская область
Удмуртская республика
Хабаровский край
Ханты-Мансийский автономный округ
Челябинская область
Чеченская республика
Чувашская республика (Чувашия)
Чукотский автономный округ
Ямало-ненецкий автономный округ
Ярославская область
Руководство по эксплуатации ЗхЗНОЛ(П)-СВЭЛ. Тех.документация Группа СВЭЛ.
Приложение А
(обязательное)
Габаритные, установочные, присоединительные размеры, масса и принципиальная электрическая схема трехфазной группы ЗхЗНОЛ(П)-СВЭЛ-6(10)(М)
Рис. А1
Общий вид трехфазной группы ЗхЗНОЛ-СВЭЛ-б(10)
Рис. А2
Клеммник трансформатора ЗНОЛ(П)-СВЭЛ-6(10)(М)
Рис. АЗ Принципиальная электрическая схема трехфазной группы ЗхЗНОЛ-СВЭЛ-б(10) Масса, mах 92 кг.
Рис. А4 Общий вид трехфазной группы ЗхЗНОЛП-СВЭЛ-б(10) (остальное см. рис.А1)
Рис. А5 Общий вид трехфазной группы ЗхЗНОЛП-СВЭЛ-6( 10)-3.2 (остальное см. рис.А4)
Рис. А6 Принципиальная электрическая схема трехфазной группы ЗхЗНОЛП-СВЭЛ-6(10)(М) Масса, mах 102 кг.
Продолжение приложения А
Рис.А7 Общий вид трехфазной группы ЗхЗНОЛП-СВЭЛ-6(Ш)М (остальное см. рис.А1)
Рис.А8 Общий вид трехфазной группы ЗхЗНОЛП-СВЭЛ-6( 10)М-3 .2 (остальное см. рис.А7)
Рис А9 Общий вид трехфазной группы ЗхЗНОЛП-СВЭЛ-6( 10)М-3.3(4.3) (остальное см. рис.А7)
Рис А 10 Общий вид трехфазной группы ЗхЗНОЛП-СВЭ Л-6( 10)М-3.4(4.4) (остальное см. рис.А7) Масса , max 92 кг.
Рис.А11 Клеммник трансформатора ЗНОЛ(П)-СВЭЛ-6(10)(М)-4
Рис.А12 Клеммник трансформатора ЗНОЛ(П)-СВЭЛ-6(10)(М)-5
Рис.А13 Принципиальная электрическая схем трехфазной группы 3хЗНОЛ-СВЭЛ-6(10)-4
Приложение Б
(обязательное)
Рис. Б1 Схема испытания электрической прочности изоляции вторичных обмоток трансформатора приложенным напряжением 3 кВ при частоте 50 Гц.
Рис. Б2 Схема испытания электрической прочности изоляции первичной обмотки трансформатора индуктированным напряжением при частоте 400 Гц.
Рис.БЗ Схема испытания электрической прочности изоляции первичной обмотки трансформатора приложенным напряжением 1,3 номинального при частоте 50 Гц.
Приложение В
(обязательное)
Схема строповки трехфазных групп
(обязательное)
Габаритные, установочные, присоединительные размеры, масса и принципиальная элетрическая схема СПУЭ-СВЭЛ-10(М)
Рис.Г1 Общий вид СИУЭ-СВЭЛ-10
Рис.Г2 Общий вид СПУЭ-СВЭЛ-10М (модифицированный)
| Таблица 5 | ||||||||||||
| Обозначение | L1, мм | L2, мм | L3, мм | L4, мм | Рис. | Масса, кг | ||||||
| СПУЭ-СВЭЛ-10 | 296 | 244 | 227 | 163 | 1 | 1,2 | ||||||
| СПУЭ-СВЭЛ-10М | 283 | 255 | - | - | 2 | 0,45 | ||||||
Рнс.ГЗ Ампер-секундная характеристика СПУЭ-СВЭЛ
Рис.Г4 Принципиальная электрическая схема СПУЭ-СВЭЛ
Приложение Д
(рекомендуемое)
Принципиальные электрические схемы присоединения резисторов в трехфазной группе ЗхЗНОЛ
Принципиальная электрическая схема присоединения резисторов в цепь разомкнутого треугольника дополнительной обмотки
Рис. Д2
Принципиальная электрическая схема присоединения резисторов в обмотку ВН трехфазной группы ЗхЗНОЛ
Схемы подключения трансформаторов напряжения
Общие сведения
Трансформаторами напряжения, как правило, называют разновидность трансформаторов, которые предназначены не для передачи мощности, а для гальванического разделения высоковольтной стороны от низковольтной.
Такие трансформаторы предназначены для питания измерительных и управляющих приборов. На «высокой» стороне различных трансформаторов напряжения, естественно, напряжение может быть разным, это и 6000, и 35000 вольт и даже много более, а вот на «низкой» стороне (на вторичной обмотке) оно не превышает 100 вольт.
Это очень удобно для унификации приборов управления. Если делать измерительные приборы и приборы управления, а это в основном реле, на высокое напряжение, то они, во-первых, будут очень большими, а во-вторых, очень опасными в обслуживании.
Коэффициент трансформации указан на самом трансформаторе и может выглядеть как Кu = 6000/100, либо просто 35000/100. Разделив одно число на другое, получим в первом случае этот коэффициент 60, во втором 350.
Данные трансформаторы бывают как «сухие», в которых в качестве изоляции используется электрокартон. Они применяются, обычно, для напряжений до 1000 вольт. Пример НОС-0,5. Где, Н означает напряжение, имеется ввиду трансформатор напряжения, О – однофазный, С – сухой, 0,5 – 500 вольт (0,5кВ). А так же масляные: НТМИ, НОМ, 3НОМ, НТМК, в которых масло играет роль, как изолятора, так и охладителя. И литые, если быть точным, то с литой изоляцией (3НОЛ – трехобмоточный трансформатор напряжения однофазный с литой изоляцией), в которых все обмотки и магнитопровод залиты эпоксидной смолой.
Устройство трансформаторов напряжения
Как и все трансформаторы, как это было сказано выше, данный тип трансформаторов имеют как первичные обмотки (высоковольтные), так и вторичные (низковольтные). Различают однофазные и трехфазные трансформаторы напряжения.
В каждом из них имеется магнитопровод, к которому предъявляются довольно высокие требования. Дело в том, что чем больше рассеивание магнитного потока в таком трансформаторе, тем больше погрешность измерения. Кстати. В зависимости от погрешности различают трансформаторы по классу точности различаются (0,2; 0,5; 1; 3). Чем выше число, тем больше погрешность измерений.
К примеру, трансформатор с классом точности 0,2 может допустить погрешность не выше 0,2% от измеряемой величины напряжения, а, соответственно, класса точности 3 – не более 3%.
Обозначения на схемах и натуральное исполнение бывает сильно отличаются друг от друга.
Однофазный двухобмоточный трансформатор представлен на рисунке, так, как он выглядит на самом деле.
На схемах он обозначается как:
Обратите внимание, трансформатор понижающий, во вторичной обмотке меньше витков, чем в первичной, и это отражено визуально на схеме в данном случае, хотя это и не всегда делается. Кроме того, начала и концы обмоток обозначены на схеме и на самом трансформаторе. Первичные обмотки обозначаются большими (прописными) буквами AиX. Вторичные – малыми (строчными) буквами a и x.
Существуют и трехобмоточные однофазные трансформаторы, у которых две вторичных обмотки. Одна из которых является основной, а вторая дополнительной. Дополнительная обмотка служит для контроля изоляции и имеет аббревиатуру КИЗ. Маркировка выводов этой обмотки следующая ад — начало обмотки, хд — конец обмотки.
Трехфазные трансформаторы выпускаются с двумя типами магнитопроводов: трехстержневые и пятистержневые.
Начала и концы здесь обозначаются несколько по-другому. На первичных обмотках начала обозначаются буквами A, B иC согласно фазам к которым они будут подключаться, а концы буквами X,Y и Z. Вторичные обмотки, соответственно, малыми буквами a,b,cи x,y,z.
Магнитные потоки создаваемые катушками AX, BY, CZ компенсируют друг друга при нормальных условиях работы. Но вот в случае пробоя одной из фаз на землю в стержнях магнитопровода создается слишком большой дисбаланс и часть потока будет закольцовываться через воздух, что создает сильный нагрев трансформатора из-за повышения номинального тока в обмотках. Дополнительные стержни, как раз и призваны взять на себя образовавшиеся разбалансированные потоки и не допустить перегрева трансформатора. При этом в нем наматываются дополнительные обмотки, но об этом несколько позже.
Схемы соединений обмоток трансформаторов напряжения
Самым простым способом измерения межфазного напряжения является включение однофазного двухобмоточного трансформатора напряжения по схеме представленной на рисунке слева.
При этом на концах вторичной обмотки имеем напряжение соответствующее межфазному ВС, но уменьшенное с учетом коэффициента трансформации.
Все три межфазных напряжения можно измерять при помощи двух однофазных трансформатора подключенных определенным способом.
В трехфазных трансформаторах первичные обмотки всегда подключается по схеме «звезда».
Вторичные обмотки могут подключаться как по схеме «звезда» так и по схеме «треугольник».
При верхнем подключении на точках вывода вторичной обмотки мы имеем возможность измерения межфазных напряжений. При нижнем подключении, по схеме так называемого разомкнутого треугольника, мы можем выявить факт короткого замыкания или обрыва провода в одной их фаз на высокой стороне. Выводы при этом маркируются 01 и 02, поскольку при нормальных условиях работы между этими точками нет напряжения.
Для подключения реле защиты применяются, как уже было сказано выше дополнительные обмотки в трехобмоточных трансформаторах напряжения. Пот пример подключения таких трансформаторов в трехфазную сеть. При этом концы обмоток заземляются как в первичной, так и во вторичной обмотке.
Вот еще несколько вариантов подключения однофазных трансформаторов для измерения межфазных и фазных напряжений, а так же для питания аппаратуры управления.
Более сложные варианты подключения трансформаторов напряжения, содержащих большее количество обмоток изучается в специальном курсе электротехники.
Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.
Похожее| Код элемента | Виды элементов |
| T |
Трансформаторы, автотрансформаторы |
| M |
Двигатели |
| G |
Генераторы |
| TA |
Трансформатор тока |
| TV |
Трансформатор напряжения |
| LG |
Обмотка возбуждения генератора |
| LE |
Обмотка возбуждения возбудителя |
| LM |
Обмотка возбуждения электродвигателя |
| GE |
Возбудитель генератора |
| XA |
Токосъемник, контакт скользящий |
| LR |
Реактор |
| QF |
Выключатель автоматический в силовых цепях |
| QS |
Разъединитель |
| RR |
Реостат |
| PA |
Амперметр |
| PF |
Частотомер |
| PV |
Вольтметр |
| PW |
Ваттметр |
| PS |
Регистрирующий прибор |
| HL |
Прибор световой сигнализации |
Принципиальная схема — это графическое представление электрической или электронной схемы. На принципиальных схемах используются стандартные электрические символы, которые обычно используются для обозначения типов и работы компонентов, которые они символизируют. Магнитные катушки могут принимать различные формы, такие как индуктор, обмотка, дроссель, соленоид или катушки трансформатора с магнитным сердечником или без него, поэтому графический символ этих компонентов должен демонстрировать, что это действительно катушки с проводом, а не просто последовательность полукругов или петель.
Хотя схематический символ трансформатора может выглядеть как две катушки (называемые обмотками), размещенные рядом друг с другом, магнитная связь и ориентация между этими двумя катушками также указываются в его схематическом обозначении. Некоторые символы катушек могут быть помечены буквами и / или цифрами для обозначения их электрических соединений или точками для обозначения полярности.
В условных обозначенияхточки используют точки на условном обозначении трансформатора как способ указания направления обмотки между входом и выходом и, следовательно, полярности между обмотками.Точки индикации фазы отмечены на каждой обмотке общего сердечника с их положением относительно друг друга, показывая, повышаются и падают мгновенные напряжения и токи каждой обмотки вместе, указывая на нулевой сдвиг фазы (0 o ), или одно напряжение и ток растет, а другой падает, указывая на сдвиг фазы на 180 градусов (180 o ) между ними.
В любом случае символы электрических схем трансформаторов, катушек индуктивности и катушек предлагают простой и наглядный способ обозначить, какие компоненты используются в схеме.Существует множество различных стандартных конфигураций трансформаторов, каждая из которых имеет свой схематический символ трансформатора, но отдельные графические символы катушек индуктивности и трансформаторов, приведенные ниже вместе с кратким описанием и пояснениями, являются одними из наиболее распространенных, которые мы используем ежедневно.
Условные обозначения для катушек индуктивности
Условные обозначения трансформаторов
| Схема Символ | Идентификация символа | Описание символа |
|---|---|---|
| Трансформатор напряжения с воздушным сердечником | Однофазный трансформатор напряжения с воздушным сердечником с двумя индуктивными катушками, плотно обернутыми вокруг твердого или полого пластикового не- магнитный сердечник для радиочастотных приложений | |
| Трансформатор с железным сердечником | Однофазный трансформатор напряжения с железным сердечником (ТН), образованный путем наматывания двух катушек на сплошной многослойный железный сердечник, обозначенный двумя сплошными линиями, для передачи электроэнергии от одной обмотки к другой, изменяя напряжение переменного тока с высокого на низкий или с низкого на высокое | |
| Силовой трансформатор | Однофазный силовой трансформатор (PT), показанный в виде двух соединительных кругов для передачи и распределение электроэнергии от высокого к низкому или от низкого к высокому | |
| Fer Rite-core Transformer | Однофазный трансформатор, образованный намоткой двух катушек вокруг нетвердого сжатого ферритового сердечника для уменьшения потерь на вихревые токи, шума и увеличения намагничивающего потока.Используется в основном в тороидальных трансформаторах. | |
| Понижающий трансформатор | Однофазный понижающий изолирующий трансформатор, который преобразует более высокое напряжение первичной обмотки в более низкое вторичное напряжение на величину, определяемую соотношением витков трансформатора | |
| Повышающий трансформатор | Однофазный повышающий изолирующий трансформатор, который преобразует более низкое напряжение первичной обмотки в более высокое напряжение вторичной обмотки на величину, определяемую соотношением витков трансформатора | |
| 0 o Фазовый сдвиг | Линейная ориентация точек, используемая для обозначения 0 o фазового сдвига между первичной и вторичной обмотками, используемого для правильного параллельного соединения трансформаторов | |
| 180 o Фазовый сдвиг | Диагональ и противоположная ориентация точек, используемая для обозначения фазы 180 o сдвиг между первичной и вторичной обмотками, приводящий к инверсии напряжения и тока | |
| Трансформатор с центральным отводом | Однофазный трансформатор напряжения с центральным отводом с первичной, вторичной или обеими сторонами, разделенными на две обмотки, что позволяет использовать несколько точек напряжения .Центральный ответвитель первичной обмотки позволяет использовать два источника питания, а центральный отвод вторичной обмотки полезен в выпрямительных схемах | |
| Многоканальный трансформатор | Однофазный Многоступенчатый трансформатор напряжения на первичной, вторичной или обоих сторонах, позволяющий подключать несколько напряжений и принимать точки отключения | |
| Трансформатор с несколькими нагрузками | Однофазный трансформатор напряжения с одной или несколькими вторичными обмотками с магнитной связью для питания отдельных нагрузок, либо вторичные обмотки могут быть подключены параллельно для увеличения тока или последовательно для более высокого напряжения | |
| Двухобмоточный трансформатор | Однофазный трансформатор напряжения, состоящий из двух трансформаторов на одном сердечнике, с первичной и вторичной обмотками каждого трансформатора, намотанными на одном магнитном сердечнике.Для использования как в источниках низкого, так и в высоком напряжении, а также в источниках питания. | |
| Автотрансформатор с железным сердечником | Однофазный понижающий автотрансформатор с одной единственной катушкой для первичной и вторичной обмоток, намотанной вокруг магнитного железного сердечника и одна или несколько фиксированных точек ответвления, дающие вторичное напряжение, равное или меньшее первичного напряжения | |
| Автотрансформатор с железным сердечником | Однофазный повышающий автотрансформатор с одной единственной катушкой для первичной и вторичной обмоток обернутый вокруг магнитного железного сердечника и одной или нескольких фиксированных точек ответвления, дающих вторичное напряжение, равное или превышающее первичное напряжение быть отрегулированным, чтобы производить переменное вторичное напряжение.Не обеспечивает изоляцию | |
| Трансформатор тока | Понижающие трансформаторы тока (СТ) намотанные, тороидальные или стержневые, которые обеспечивают гальваническую развязку между сильноточным проводником и измерительным устройством |
7400CT9601.книга
% PDF-1.6 % 1564 0 объект / M (D: 20080506142949-07’00 ‘) / Имя (ARE Acrobat Product v8.0 P23 0002337) / ByteRange [0 157 9691 1040101] / Ссылка [> / Data 1564 0 R / TransformMethod / UR3 / Type / SigRef> >] / Prop_Build> / App> / PubSec >>> / Type / Sig >>>> / Metadata 1646 0 R / AcroForm 1642 0 R / Pages 1557 0 R / PageLayout / SinglePage / OCProperties >>>] >> / OCGs [1567 0 R] >> / OpenAction 1565 0 R / Тип / Каталог / PageLabels 1555 0 R >> эндобдж 1566 0 объект > эндобдж 1619 0 объект > эндобдж 1646 0 объект > поток Акробат Дистиллятор 7.0,5 (Windows) квадрат d трансформатор 2008-04-30T15: 51ZFrameMaker 7.12008-05-06T14: 29: 49-07: 002008-05-06T14: 29: 49-07: 00application / pdf
Интернет-курсов PDH.PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.
«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экологичность или экономия энергии
курсов. «
Russell Bailey, P.E.
Нью-Йорк
«Он укрепил мои текущие знания и научил меня еще нескольким новым вещам
, чтобы познакомить меня с новыми источниками
информации.»
Стивен Дедак, П.Е.
Нью-Джерси
«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были
.очень быстро отвечает на вопросы.
Это было на высшем уровне. Будет использовать
снова. Спасибо. «
Blair Hayward, P.E.
Альберта, Канада
«Простой в использовании сайт.Хорошо организовано. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.
проеду по вашей роте
имя другим на работе «
Roy Pfleiderer, P.E.
Нью-Йорк
«Справочные материалы были превосходными, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что я уже знаком.
с деталями Канзас
Городская авария Хаятт.»
Майкл Морган, P.E.
Техас
«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс
.информативно и полезно
на моей работе »
Вильям Сенкевич, П.Е.
Флорида
«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны.Вы
— лучшее, что я нашел ».
Russell Smith, P.E.
Пенсильвания
«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на изучение
материал «
Jesus Sierra, P.E.
Калифорния
«Спасибо, что разрешили мне просмотреть неправильные ответы.На самом деле
человек узнает больше
от отказов »
John Scondras, P.E.
Пенсильвания
«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.
способ обучения »
Джек Лундберг, P.E.
Висконсин
«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы; i.э., позволяя
студент для ознакомления с курсом
материалов до оплаты и
получает викторину «
Арвин Свангер, П.Е.
Вирджиния
«Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и
получил огромное удовольствие «.
Мехди Рахими, П.Е.
Нью-Йорк
«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.
в режиме онлайн
курсов.»
Уильям Валериоти, P.E.
Техас
«Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление о
.обсуждаемых тем ».
Майкл Райан, P.E.
Пенсильвания
«Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»
Джеральд Нотт, П.Е.
Нью-Джерси
«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было
информативно, выгодно и экономично.
Я очень рекомендую
всем инженерам »
Джеймс Шурелл, П.Е.
Огайо
«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и
не на основании какой-то неясной секции
законов, которые не применяются
до «нормальная» практика.»
Марк Каноник, П.Е.
Нью-Йорк
«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор
организация «
Иван Харлан, П.Е.
Теннесси
«Материалы курса имели хорошее содержание, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».
Юджин Бойл, П.E.
Калифорния
«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,
а онлайн-формат был очень
доступно и просто
использовать. Большое спасибо. «
Патрисия Адамс, P.E.
Канзас
«Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.»
Joseph Frissora, P.E.
Нью-Джерси
«Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает иметь печатный тест во время
обзор текстового материала. Я
также оценил просмотр
предоставлено фактических случаев »
Жаклин Брукс, П.Е.
Флорида
«Документ» Общие ошибки ADA при проектировании объектов «очень полезен.Модель
Тест потребовал исследований в
документ но ответы были
в наличии. «
Гарольд Катлер, П.Е.
Массачусетс
«Я эффективно использовал свое время. Спасибо за широкий выбор вариантов
в транспортной инженерии, что мне нужно
для выполнения требований
Сертификат ВОМ.»
Джозеф Гилрой, П.Е.
Иллинойс
«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».
Ричард Роудс, P.E.
Мэриленд
«Я многому научился с защитным заземлением. Пока все курсы, которые я прошел, были отличными.
Надеюсь увидеть больше 40%
курсов со скидкой.»
Кристина Николас, П.Е.
Нью-Йорк
«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать дополнительный
курсов. Процесс прост, и
намного эффективнее, чем
приходится путешествовать. «
Деннис Мейер, P.E.
Айдахо
«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для профессионалов
Инженеры получат блоки PDH
в любое время.Очень удобно ».
Пол Абелла, P.E.
Аризона
«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало
время исследовать где на
получить мои кредиты от. «
Кристен Фаррелл, P.E.
Висконсин
«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями
и графики; определенно делает это
проще поглотить все
теорий. »
Виктор Окампо, P.Eng.
Альберта, Канада
«Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по
.мой собственный темп во время моего утра
на метро
на работу.»
Клиффорд Гринблатт, П.Е.
Мэриленд
«Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять
викторина. Я бы очень порекомендовал
вам на любой PE, требующий
CE единиц. «
Марк Хардкасл, П.Е.
Миссури
«Очень хороший выбор тем из многих областей техники.»
Randall Dreiling, P.E.
Миссури
«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь
по ваш промо-адрес электронной почты который
сниженная цена
на 40% «
Конрадо Казем, П.E.
Теннесси
«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».
Charles Fleischer, P.E.
Нью-Йорк
«Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику
коды и Нью-Мексико
правил. «
Брун Гильберт, П.E.
Калифорния
«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».
Дэвид Рейнольдс, P.E.
Канзас
«Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng
при необходимости дополнительных
Сертификация . «
Томас Каппеллин, П.E.
Иллинойс
«У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали
мне то, за что я заплатил — много
оценено! «
Джефф Ханслик, P.E.
Оклахома
«CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы.
для инженера »
Майк Зайдл, П.E.
Небраска
«Курс был по разумной цене, а материалы были краткими и
хорошо организовано. «
Glen Schwartz, P.E.
Нью-Джерси
«Вопросы подходили для уроков, а материал урока —
хороший справочный материал
для деревянного дизайна. «
Брайан Адамс, П.E.
Миннесота
«Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку».
Роберт Велнер, P.E.
Нью-Йорк
«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве — проектирование
Building курс и
очень рекомендую .»
Денис Солано, P.E.
Флорида
«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики Нью-Джерси были очень хорошими
хорошо подготовлен. «
Юджин Брэкбилл, P.E.
Коннектикут
«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загрузить учебные материалы на номер
.обзор где угодно и
всякий раз, когда.»
Тим Чиддикс, P.E.
Колорадо
«Отлично! Сохраняю широкий выбор тем на выбор».
Уильям Бараттино, P.E.
Вирджиния
«Процесс прямой, никакой ерунды. Хороший опыт».
Тайрон Бааш, П.E.
Иллинойс
«Вопросы на экзамене были зондирующими и продемонстрировали понимание
материала. Полная
и комплексное ».
Майкл Тобин, P.E.
Аризона
«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложили этот курс
поможет по телефону
работ.»
Рики Хефлин, П.Е.
Оклахома
«Очень быстро и легко ориентироваться. Я определенно буду использовать этот сайт снова».
Анджела Уотсон, П.Е.
Монтана
«Легко выполнить. Никакой путаницы при прохождении теста или записи сертификата».
Кеннет Пейдж, П.E.
Мэриленд
«Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный
и отличный освежитель ».
Luan Mane, P.E.
Conneticut
«Мне нравится подход к регистрации и возможность читать материалы в автономном режиме, а затем
Вернись, чтобы пройти тест ».
Алекс Млсна, П.E.
Индиана
«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю
это вся информация, которую я могу
использование в реальных жизненных ситуациях »
Натали Дерингер, P.E.
Южная Дакота
«Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы позволить мне
успешно завершено
курс.»
Ира Бродский, П.Е.
Нью-Джерси
«Веб-сайтом легко пользоваться, вы можете скачать материалы для изучения, а потом вернуться
и пройдите викторину. Очень
удобно а на моем
собственный график «
Майкл Гладд, P.E.
Грузия
«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»
Деннис Фундзак, П.Е.
Огайо
«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH
Сертификат. Спасибо за изготовление
процесс простой. »
Fred Schaejbe, P.E.
Висконсин
«Опыт положительный.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и прошел
одночасовое PDH в
один час. «
Стив Торкильдсон, P.E.
Южная Каролина
«Мне понравилось загружать документы для проверки содержания
и пригодность, до
имея для оплаты
материал .»
Ричард Вимеленберг, P.E.
Мэриленд
«Это хорошее напоминание об ЭЭ для инженеров, не занимающихся электричеством».
Дуглас Стаффорд, П.Е.
Техас
«Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем
.процесс, требующий
улучшение.»
Thomas Stalcup, P.E.
Арканзас
«Мне очень нравится удобство участия в викторине онлайн и получение сразу
свидетельство. «
Марлен Делани, П.Е.
Иллинойс
«Учебные модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по номеру
.многие различные технические зоны за пределами
своя специализация без
надо ехать.»
Гектор Герреро, П.Е.
Грузия
% PDF-1.4 % 1879 0 объект > эндобдж xref 1879 183 0000000016 00000 н. 0000009194 00000 п. 0000009334 00000 п. 0000009372 00000 н. 0000010001 00000 п. 0000010588 00000 п. 0000010730 00000 п. 0000010867 00000 п. 0000011008 00000 п. 0000011147 00000 п. 0000011286 00000 п. 0000011427 00000 п. 0000011566 00000 п. 0000011706 00000 п. 0000011845 00000 п. 0000011985 00000 п. 0000012124 00000 п. 0000012263 00000 п. 0000012403 00000 п. 0000012542 00000 п. 0000012681 00000 п. 0000012821 00000 п. 0000012960 00000 п. 0000013100 00000 п. 0000013239 00000 п. 0000013379 00000 п. 0000013518 00000 п. 0000013657 00000 п. 0000013798 00000 п. 0000013937 00000 п. 0000014076 00000 п. 0000014215 00000 п. 0000014354 00000 п. 0000014493 00000 п. 0000014632 00000 п. 0000014771 00000 п. 0000014910 00000 п. 0000015049 00000 п. 0000015188 00000 п. 0000015328 00000 п. 0000015467 00000 п. 0000015607 00000 п. 0000015746 00000 п. 0000015885 00000 п. 0000016025 00000 п. 0000016164 00000 п. 0000016303 00000 п. 0000016442 00000 п. 0000016581 00000 п. 0000016722 00000 п. 0000016861 00000 п. 0000017002 00000 п. 0000017141 00000 п. 0000017282 00000 п. 0000017421 00000 п. 0000017562 00000 п. 0000017701 00000 п. 0000017842 00000 п. 0000017981 00000 п. 0000018122 00000 п. 0000018261 00000 п. 0000018402 00000 п. 0000018541 00000 п. 0000018682 00000 п. 0000018821 00000 п. 0000018962 00000 п. 0000019101 00000 п. 0000019242 00000 п. 0000019381 00000 п. 0000020758 00000 п. 0000022535 00000 п. 0000034772 00000 п. 0000035046 00000 п. 0000036426 00000 н. 0000038342 00000 п. 0000038494 00000 п. 0000038802 00000 п. 0000039079 00000 п. 0000039167 00000 п. 0000040527 00000 п. 0000042307 00000 п. 0000042735 00000 п. 0000044092 00000 п. 0000045286 00000 п. 0000046477 00000 н. 0000046652 00000 п. 0000047846 00000 п. 0000049038 00000 п. 0000049104 00000 п. 0000050815 00000 п. 0000051255 00000 п. 0000051370 00000 п. 0000051483 00000 п. 0000052682 00000 п. 0000053452 00000 п. 0000054202 00000 п. 0000055565 00000 п. 0000057335 00000 п. 0000057772 00000 п. 0000058961 00000 п. 0000060411 00000 п. 0000061877 00000 п. 0000062943 00000 п. 0000063903 00000 п. 0000064066 00000 п. 0000064376 00000 п. 0000064636 00000 н. 0000082084 00000 п. 00000
00000 п. 0000107084 00000 п. 0000108048 00000 н. 0000118256 00000 н. 0000128852 00000 н. 0000129083 00000 н. 0000129167 00000 н. 0000139611 00000 п. 0000140071 00000 н. 0000150198 00000 н. 0000150255 00000 н. 0000161524 00000 н. 0000161583 00000 н. 0000161642 00000 н. 0000161704 00000 н. 0000161766 00000 н. 0000161828 00000 н. 0000161890 00000 н. 0000161952 00000 н. 0000162011 00000 н. 0000162073 00000 н. 0000162135 00000 н. 0000162196 00000 н. 0000162258 00000 н. 0000162320 00000 н. 0000162382 00000 н. 0000162444 00000 н. 0000162506 00000 н. 0000162568 00000 н. 0000162630 00000 н. 0000162692 00000 н. 0000162753 00000 н. 0000162815 00000 н. 0000162877 00000 н. 0000162939 00000 н. 0000163001 00000 п. 0000163063 00000 н. 0000163125 00000 н. 0000163187 00000 н. 0000163249 00000 н. 0000163311 00000 н. 0000163373 00000 н. 0000163435 00000 н. 0000163497 00000 н. 0000163559 00000 н. 0000163621 00000 н. 0000163683 00000 н. 0000163745 00000 н. 0000163807 00000 н. 0000163869 00000 н. 0000163931 00000 н. 0000163993 00000 н. 0000164055 00000 н. 0000164117 00000 н. 0000164179 00000 н. 0000164241 00000 н. 0000164303 00000 н. 0000164365 00000 н. 0000164427 00000 н. 0000164489 00000 н. 0000164551 00000 н. 0000164613 00000 н. 0000164675 00000 н. 0000164737 00000 н. 0000164799 00000 н. 0000164861 00000 н. 0000164923 00000 н. 0000164985 00000 н. 0000165047 00000 н. 0000165109 00000 н. 0000165171 00000 н. 0000165233 00000 н. 0000165295 00000 н. 0000165357 00000 н. 0000003956 00000 н. трейлер ] / Назад 3762537 >> startxref 0 %% EOF 2061 0 объект > поток hZ {TSW’9yyH @ G $
Калибровка трансформаторов напряжения и высоковольтных конденсаторов по NIST
J Res Natl Inst Stand Technol.1989 май-июнь; 94 (3): 179–195.
Национальный институт стандартов и технологий, Гейтерсбург, Мэриленд 20899
Журнал исследований Национального института стандартов и технологий является публикацией правительства США. Документы находятся в общественном достоянии и не защищены авторским правом в США. Статьи из J Res могут содержать фотографии или иллюстрации, авторские права на которые принадлежат другим коммерческим организациям или частным лицам, которые нельзя использовать без предварительного разрешения правообладателя.
Реферат
Описывается калибровочная служба Национального института стандартов и технологий (NIST) для трансформаторов напряжения и высоковольтных конденсаторов. Сервис для трансформаторов напряжения обеспечивает измерения коэффициентов коррекции соотношения и фазовых углов при первичном напряжении до 170 кВ и вторичном напряжении до 10 В при 60 Гц. Калибровка на частотах от 50 до 400 Гц доступна в более ограниченном диапазоне напряжений. Сервис для высоковольтных конденсаторов обеспечивает измерения емкости и коэффициента рассеяния при приложенных напряжениях от 100 В до 170 кВ при 60 Гц в зависимости от номинальной емкости.Также доступны калибровки в пониженном диапазоне напряжений на других частотах. Как и в случае с трансформаторами напряжения, эти ограничения по напряжению определяются средствами NIST.
Ключевые слова: калибровка, конденсаторы, коэффициент рассеяния, электроэнергия, электрические стандарты, услуги NIST, трансформаторы напряжения
1. Введение
В этом документе описывается методика Национального института стандартов и технологий (NIST) для калибровки высокого напряжения конденсаторы и трансформаторы.Это должно принести пользу клиентам NIST по нескольким причинам. Во-первых, понимая, как NIST выполняет эти измерения, клиенты могут определить слабые места в своих собственных процедурах измерения и исправить их. Во-вторых, клиенты должны иметь возможность лучше использовать данные в отчете о калибровке (например, чтобы понять, что подразумевается под заявлением о неопределенности). В-третьих, клиенты должны иметь возможность лучше определять требуемые условия тестирования, чтобы информация, более соответствующая их потребностям, могла быть получена с меньшими затратами.
В этом документе описываются две различные услуги по калибровке: высоковольтные конденсаторы и трансформаторы напряжения. В NIST эти две услуги выполняются с использованием одного и того же оборудования. Фактически, чтобы откалибровать трансформатор напряжения, одним из шагов является измерение соотношения двух конденсаторов. Таким образом, эти две услуги обсуждаются параллельно.
Существует несколько различных способов измерения передаточного числа и фазового угла трансформатора напряжения. Харрис [1] классифицирует их как прямые и сравнительные методы и в рамках этих двух классификаций либо метод измерения отклонения, либо метод нулевого измерения.Под прямым измерением здесь понимается измерение, при котором интересующее количество может быть определено без сравнения с каким-либо абсолютным стандартом.
В «методе прямого отклонения» каждый вектор первичного и вторичного напряжения измеряется напрямую. Этот подход, как правило, наиболее полезен для трансформаторов более низкого напряжения (т. Е. Первичных напряжений порядка 100 В). Даже в этом случае более точные и менее сложные измерения могут быть выполнены с использованием одного из других методов.
В прошлом NIST использовал «метод сравнительного нуля» для калибровки трансформаторов напряжения.Неизвестный трансформатор сравнивался с эталонным трансформатором NIST с использованием компаратора напряжения, состоящего из переменного резистивного делителя и взаимной индуктивности. Были доступны эталонные трансформаторы с коэффициентами от 1/1 до 2000/1. Погрешности измерения при сравнении неизвестного трансформатора с эталонным трансформатором составляли ± 0,01% для коэффициента передачи и ± 0,3 минуты для угла фазы. Передаточное число и фазовый угол опорных трансформаторов были известны примерно с такой же точностью. У этого подхода есть несколько недостатков.Поскольку диапазон компаратора ограничен, необходимо наличие нескольких эталонных трансформаторов, чтобы удовлетворить предполагаемые потребности пользователей. Передаточное число и фазовые углы каждого из этих трансформаторов должны быть тщательно определены в интересующем диапазоне вторичного напряжения. Эти трансформаторы затем необходимо повторно проверять через регулярные промежутки времени, чтобы определить, изменились ли соотношения и фазовые углы.
Если бы был доступен метод прямого измерения, который был бы достаточно точным и простым, чтобы сделать калибровку этих эталонных трансформаторов простой задачей, то этот метод можно было бы использовать для прямого измерения трансформатора клиента.В NIST «метод прямого обнуления» первоначально предполагал балансировку вторичной обмотки опорного трансформатора с выходом резистивного делителя, используемого вместе с переменной взаимной индуктивностью, чтобы обеспечить баланс фазового угла. Такое измерение было затруднено, потому что коэффициент резистивного делителя изменялся при нагревании. С конца 1960-х годов был доступен «прямой нулевой метод», который является прямым и точным и теперь используется в NIST вместо сравнительных методов с использованием эталонных трансформаторов.
Конденсаторы неизменно измеряются путем уравновешивания неизвестного конденсатора с известным стандартом с использованием некоторого типа мостовой схемы. В литературе описано множество таких мостов [2]. В высоковольтных приложениях за последние 60 лет наиболее часто использовался мост Шеринга (). Два высоковольтных плеча этого моста состоят из стандартного и неизвестного конденсаторов. Два низковольтных плеча представляют собой резисторы (в одном есть параллельный конденсатор для баланса фаз).
Основным ограничением моста Шеринга является то, что нижняя сторона неизвестного и стандартного конденсаторов не имеет потенциала земли при балансировке моста.Следовательно, без тщательной защиты компонентов моста паразитные токи могут повлиять на точность моста. Напряжение, подаваемое на экраны для устранения этих паразитных токов, необходимо регулировать как по величине, так и по фазе. К сожалению, эта процедура не идеальна и, как следствие, ухудшается точность моста. Еще одним ограничением моста Шеринга является присущая неточность отношения сопротивлений двух низковольтных плеч.
Мост компаратора тока, разработанный Kusters and Petersons [3], позволяет проводить взаимное сравнение двух конденсаторов с их низковольтными клеммами, находящимися под потенциалом земли, тем самым устраняя основное возражение против использования моста Шеринга.Этот мост, используемый как для калибровки трансформаторов напряжения, так и для калибровки конденсаторов, будет подробно описан в разделе 4. Существует важное различие между калибровкой трансформаторов напряжения и конденсаторов в NIST. Калибровка трансформатора напряжения относится к прямому нулевому типу, а калибровка конденсатора — к сравнительному нулевому типу. Другими словами, точность измерения емкости в конечном итоге зависит от неопределенности при присвоении значения стандартному конденсатору. Стандартный конденсатор, используемый в этой службе, напрямую связан с вычисляемым перекрестным конденсатором [4], который, в свою очередь, известен в терминах основной единицы длины.
Остальная часть этого документа разделена на следующие предметные области: трансформаторы напряжения и конденсаторы, на которые распространяется услуга, методология измерения, измерительные приборы и анализ неопределенностей. Содержание этой статьи и процитированные ссылки должны предоставить читателю достаточно полное описание услуг по калибровке трансформаторов напряжения и высоковольтных конденсаторов в NIST.
2. Диапазон услуг
Возможности измерения NIST суммированы и обсуждаются более подробно ниже.
Таблица 1
| Трансформаторы напряжения — 60 Гц | ||
| Первичное напряжение 50–170 000 В действующее значение | Вторичное напряжение> 50 В действующее значение | Угол фаз <11 мрад |
| Конденсаторы — 60 Гц | ||
| Приложенное напряжение a 50–170 000 В действующее значение | Емкость 10 пФ –0,001 Ф | Коэффициент рассеяния <0,011 |
2.1 Трансформаторы напряжения
В настоящее время трансформаторы напряжения (при условии, что они имеют достаточное качество для использования в качестве лабораторных эталонов) с первичным напряжением до 170 кВ при частоте 60 Гц могут быть откалиброваны в NIST. Это максимальное напряжение устанавливается трансформатором питания, а не ограничениями измерительной аппаратуры. Следовательно, это ограничение не следует рассматривать как жесткое, и клиенты должны связаться с NIST о существующих физических ограничениях.
Большая часть трансформаторов напряжения, представленных в NIST, откалибрована с общей оценочной погрешностью ± 300 частей на миллион (ppm) в соотношении и ± 0.Фазовый угол 3 мрад. Эти трансформаторы имеют достаточное качество, чтобы считаться стандартами передачи. Исторически эти трансформаторы демонстрировали превосходную долговременную стабильность, редко изменяясь более чем на 100 ppm по соотношению или на 0,1 мрад по фазе (при номинальной нагрузке или ниже) в течение периодов до 30 лет или более. Как правило, зависимость этих трансформаторов от напряжения и нагрузки вносит основной вклад в погрешности измерения. Эти погрешности (± 300 ppm для отношения, ± 0,3 мрад для фазового угла) соответствуют требованиям точности большинства клиентов NIST.
Трансформаторы напряжения более высокого класса точности часто служат в качестве передаточных стандартов для производителей трансформаторов напряжения и испытательных комплектов трансформаторов напряжения (компараторов напряжения). Оценочные погрешности для этих трансформаторов составляют ± 100 ppm по соотношению и ± 0,1 мрад по фазовому углу. Обычно они предназначены для использования с очень малой нагрузкой (<15 вольт-ампер).
Вышеупомянутое обсуждение трансформаторов напряжения предполагает напряжение с частотой 60 Гц. Национальный институт стандартов и технологий имеет возможность калибровать трансформаторы напряжения от 50 до 400 Гц (при более низких диапазонах напряжения и мощности).Такие калибровки нечасты, и клиенты, интересующиеся этими диапазонами напряжения и погрешностями измерений, должны напрямую обращаться в NIST.
2.2 Конденсаторы
Максимальное напряжение для калибровки конденсаторов в настоящее время составляет 170 кВ при 60 Гц. Ограничения налагаются питающим трансформатором, а не ограничениями измерительной аппаратуры. Следовательно, это ограничение не следует рассматривать как неизменное во времени, и клиенты должны связаться с NIST о существующих физических ограничениях.
Максимальная доступная мощность составляет 50 кВА (т. Е. C <50 000 / {27π60 V 2 }, где V — приложенное напряжение, а C — емкость). Для подачи энергии на конденсаторы часто требуется резонансный контур для передачи необходимой энергии в конденсатор клиента. Поскольку для этого требуется наличие ряда последовательных и параллельных катушек индуктивности и конденсаторов, несомненно, существуют конденсаторы, которые, несмотря на нагрузку менее 50 кВА, не могут быть откалиброваны.Перед отправкой конденсатора на калибровку клиент должен связаться с NIST. Как и в случае с трансформаторами напряжения, NIST ограничивает свои услуги по калибровке устройствами достаточного качества, которые могут использоваться в качестве эталонов передачи. Как правило, это зависит от стабильности конденсатора (т. Е. От того, являются ли измеренная емкость и коэффициент рассеяния внутренними свойствами самого устройства или, наоборот, в значительной степени зависят от условий во время калибровки). Например, на небольшие двухконтактные конденсаторы (менее 10 000 пФ) может значительно влиять паразитная емкость в измерительной цепи.Однако бывают случаи, когда один компонент (емкость или коэффициент рассеяния) стабилен, а другой — нет. Например, конденсаторы с коэффициентом мощности часто имеют относительно стабильные коэффициенты рассеяния, но их емкости значительно изменяются в зависимости от приложенного напряжения (даже демонстрируя эффекты гистерезиса) и температуры. В этом случае имеет смысл калибровка коэффициента рассеяния. Также важно, чтобы конденсаторы имели общедоступные разъемы 1 , например, BNC, GR, UHF, BPO или тип N.
Наиболее точные калибровки конденсаторов имеют погрешность ± 25 ppm для емкости и погрешность ± 5 × 10 −6 для коэффициента рассеяния. Для конденсаторов с большим коэффициентом рассеяния погрешность коэффициента рассеяния обычно составляет не менее ± 1% от измеренного значения ± 5 × 10 −6 . Неопределенность значения емкости и коэффициента рассеяния может в значительной степени зависеть от стабильности конденсатора.
3. Методика измерения
3.1 Основные схемы измерения
Мост компаратора тока, используемый для калибровки трансформаторов напряжения и высоковольтных конденсаторов, будет подробно обсужден в разделе 4. Краткое обсуждение этого моста будет представлено здесь, чтобы облегчить понимание методологии измерения NIST. . Упрощенная схема измерения соотношения двух конденсаторов показана на рис. (Активная схема для достижения баланса коэффициента рассеяния не включена.) При балансе
V2πfCxNxND = V2πfCsNsND,
(1)
, где f — частота.Это можно переписать
Базовая измерительная схема для калибровки высоковольтного конденсатора.
Упрощенная схема измерения коэффициента трансформации трансформаторов напряжения показана на. На балансе
Vp2πfCpNxNd = Vs2πfCsNsNd
(3)
или,
Базовая измерительная схема для калибровки трансформатора напряжения.
Соотношение двух конденсаторов в уравнении (2) можно измерить с помощью схемы.
При измерении трансформатора напряжения или конденсатора измеряется соотношение двух стандартных конденсаторов.Измерение конденсаторов будет рассмотрено ниже, после чего обсудим измерение трансформаторов напряжения.
3.2 Конденсаторы
3.2.1 Общая методика измерений
Конденсаторы измеряются путем уравновешивания тока через проверяемый конденсатор с током через стандартный воздушный или сжатый газовый конденсатор, как показано на. Для больших конденсаторов (> 1 мк Ф) требуется четырехконтактное измерение, как показано на. Это измерение будет обсуждаться в разделе 4.Четырехконтактное измерение исключает влияние проводов при измерении емкости и коэффициента рассеяния.
Базовая измерительная схема для четырехполюсной калибровки больших конденсаторов.
3.2.2 Информация, необходимая для начала калибровки
Клиенту обычно требуется только указать напряжение и частоту. Для малогабаритных конденсаторов (10 000 пФ или меньше) важно, чтобы низковольтный электрод и проводник, ведущий к измерительным приборам, были экранированы заземленным проводом.В противном случае паразитная емкость может вызвать значительную ошибку измерения. Национальному институту стандартов и технологий требуется какой-то стандартный разъем (BNC, UHF, GR, BFO или тип N) на низковольтном терминале для подключения к измерительной системе. Конденсаторы большего размера не нуждаются в экранировании, их следует измерять как четырехконтактную проводимость из-за значительного импеданса выводов. Описание того, как выполняется это измерение, будет рассмотрено в разделе 4. Конденсаторы должны быть стабильными и воспроизводимыми, чтобы считаться стандартами и, следовательно, гарантировать калибровку NIST.Конденсаторы с коэффициентом мощности (большие конденсаторы, используемые для настройки распределительных линий и т. Д.) Часто являются особыми случаями. Их коэффициенты рассеяния (синфазная составляющая тока, деленная на квадратурную составляющую) часто довольно стабильны, но их значения емкости часто нет. Из-за важности этих конденсаторов для электротехнической промышленности они часто подходят для калибровки, даже если они не соответствуют нормальным требованиям к стабильности.
Хотя приборы использовались для калибровки стандартного конденсатора на миллион вольт при номинальном напряжении, приборы действительно накладывают некоторые ограничения на напряжение, подаваемое на конденсатор.Единственное ограничение на максимальное напряжение — ток через стандартный конденсатор не должен превышать 10 мА. Для обеспечения разумной чувствительности ток должен быть не менее 10 мк А. Ток через конденсатор клиента может находиться в диапазоне от 10 мк А до 1000 А.
3.2.3 Зависимость от напряжения
Для калибровки как конденсаторов, так и трансформаторов напряжения важен коэффициент напряжения стандартного конденсатора. Единица измерения емкости в NIST поддерживается при низком напряжении.Это значение должно быть передано стандартным высоковольтным конденсаторам при их рабочих напряжениях. В NIST была проделана значительная работа по модификации промышленного высоковольтного стандартного конденсатора, чтобы минимизировать его коэффициент напряжения и определить величину этого коэффициента напряжения [5]. Национальный институт стандартов и технологий смог продемонстрировать, что при соблюдении осторожности хорошо спроектированный стандартный конденсатор должен изменять емкость всего на несколько частей на миллион от 0 до 300 кВ. В более поздней статье также обсуждается проблема зависимости напряжения стандартных конденсаторов и описывается международное сравнение измерений высоковольтных конденсаторов [6].(В этой статье также обсуждается влияние транспортировки и обращения с измеряемой емкостью промышленного стандартного конденсатора.) Зависимость напряжения конденсатора со сжатым газом в основном возникает из-за кулоновского притяжения двух электродов и, следовательно, имеет квадратичный характер. Следует ожидать, что конденсатор будет незначительно изменяться при более низких напряжениях. Следовательно, конденсатор на 200 кВ должен быть достаточно эффективным при измерении зависимости напряжения другого конденсатора на 20 кВ.
3.2.4 Температурная зависимость
Другой проблемой является температурная зависимость стандартного высоковольтного конденсатора. Типичная зависимость составляет около +20 ppm / ° C. Эта зависимость возникает исключительно из-за теплового расширения компонентов конденсатора. Поскольку C прямо пропорционален площади электрода и обратно пропорционален расстоянию между электродами, тепловой коэффициент стандартного конденсатора пропорционален линейному коэффициенту расширения. Хотя лаборатории NIST довольно стабильны по температуре, сравнение стандартного высоковольтного конденсатора с низковольтным эталоном (с тепловым коэффициентом 2 ppm / ° C) проводится в начале и в конце процесса измерения. .Затем используется среднее значение, чтобы минимизировать проблему, связанную с этим тепловым дрейфом.
3.2.5 Зависимость от плотности газа
Стандартные конденсаторы для сжатого газа могут иметь дополнительный источник ошибок, связанный с утечкой газа. Значения ∂C / ∂P (до первого порядка по давлению), измеренные при температуре 22,8 ° C, показаны для трех разных газов [6].
Таблица 2
| Газ | ∂C / ∂P при T = 22.8 ° C (пикофарад / паскаль) |
|---|---|
| SF 6 | (2,012 ± 0,022) × 10 −6 + [(5,1 ± 0,6) × 10 −13 ] P |
| CO 2 | (0,903 ± 0,015) × 10 −6 + [(1,4 ± 0,4) × 10 −3 ] P |
| He | (0,075 ± 0,004) × 10 −6 + [(0,2 ± 0,1) × 10 −l3 ] P |
Давление газа, P , выражено в паскалях, а емкость — в пикофарадах.Для конденсатора 100 пФ с газом-диэлектриком SF 6 утечка 1 фунт / кв. Дюйм (6900 Па) приведет к уменьшению емкости примерно на 140 ppm. Следует подчеркнуть, что это изменение действительно только в том случае, если изменение давления вызвано потерей газа, а не снижением температуры газа. Как видно из, коэффициент плотности газа наибольший для SF 6 . Клиентам, использующим конденсаторы для сжатого газа в качестве стандартов, можно посоветовать контролировать давление газа с помощью манометра хорошего качества.Негерметичные конденсаторы, заполненные SF 6 , следует часто проверять на соответствие нормам низкого напряжения.
3.3 Трансформаторы напряжения
3.3.1 Информация, необходимая для начала калибровки
Для калибровки трансформатора напряжения необходимо указать несколько различных параметров: частота; обмотки и / или диапазон; вторичное напряжение; и нагрузка или сопротивление вторичной обмотки. В некоторых случаях, например при наличии третичной обмотки, могут потребоваться дополнительные параметры.
3.3.2 Маркировка клемм
Существует несколько стандартных соглашений относительно того, какие из отводов первичной и вторичной обмоток должны иметь низкий потенциал или потенциал земли, а какие — номинальное напряжение. У некоторых трансформаторов один отвод вторичной обмотки и один отвод первичной обмотки отмечены знаком «±». Эти два ответвителя соединены вместе и соединены с потенциалом земли. Некоторые трансформаторы используют обозначения h2, h3 для отводов первичной обмотки и X1, X2 (и Y1 и Y2 для трансформаторов с двумя вторичными обмотками) для отводов вторичной обмотки.Иногда вторичная обмотка имеет третий отвод X3. По соглашению первичный и вторичный ответвители с наибольшим числом соединяются вместе и заземляются. Если клиенту требуется другое устройство, перед калибровкой следует уведомить NIST.
3.3.3 Нагрузка, создаваемая системой измерения NIST
Базовая схема измерения показана на рис. Показанные два конденсатора представляют собой стандартные трехконтактные конденсаторы. Их коэффициенты рассеяния обычно меньше 5 × 10 -6 .Конденсатор, подключенный к вторичной обмотке, обычно имеет номинальное значение 1000 пФ. Следовательно, при измерениях на частоте 60 Гц конденсатор создает незначительную нагрузку (2,7 МОм или 0,005 вольт-ампер при 120 В) на трансформатор напряжения. Незначительное в этом случае означает, что влияние этой нагрузки на измеренное соотношение и фазовый угол не может наблюдаться на уровне ppm. Цифровой вольтметр (DVM) имеет оценочную погрешность менее ± 0,5% от показания и измеряет истинное среднеквадратичное значение переменного напряжения. Внутренний импеданс цифрового вольтметра не менее одного МОм.
Базовая измерительная схема для калибровки трансформатора напряжения с цифровым вольтметром (DVM) и вторичной нагрузкой.
3.3.4 Возможные ошибки, вызванные неправильным подключением
Подключение схемы, показанной на, является критическим. Например, важно, чтобы два конденсатора были подключены непосредственно к первичной и вторичной клеммам трансформатора. Рассмотрим вместо этого. Конденсатор , C, , , , подключен к нагрузке и DVM, а не непосредственно к клемме вторичной обмотки трансформатора.Если бы вторичная нагрузка была стандартной нагрузкой ZZ ANSI (36 Ом при 120 В, см.) И сопротивление провода, соединяющего нагрузку с трансформатором, составляло 10 мил, неправильная проводка, показанная на рисунке, привела бы к ошибке измерения коэффициента трансформации трансформатора. около 0,03%. Для нагрузок с более высоким импедансом это становится меньшей проблемой, но, как правило, необходимо принимать меры, чтобы не включать падение напряжения на проводе, соединяющем трансформатор с нагрузкой, как часть измеряемого напряжения на вторичной обмотке трансформатора.
Измерительная схема для калибровки трансформатора напряжения. Подключение низковольтного конденсатора, как показано, неверно.
Таблица 3
| Нагрузка по ANSI | Вольт-ампер | Коэффициент мощности (отстающий) | ||
|---|---|---|---|---|
| Вт | 12,5 | 0,10 | ||
| X | 900 0,722 900 | M | 35 | 0,20 |
| Y | 7 | 0.85 | ||
| Z | 200 | 0,85 | ||
| ZZ | 400 | 0,85 |
Другой важной проблемой при измерении отношения и фазового угла трансформатора напряжения является правильное определение точка заземления и предотвращение контуров заземления. Лучше всего это можно проиллюстрировать несколькими примерами. В показаны некоторые типичные ошибки. Трансформатор запитан таким образом, что между заземлением трансформатора и заземлением цепи протекает значительный ток.Результирующее падение напряжения в проводе, соединяющем трансформатор и землю, будет частью измеренного отношения и фазового угла. Высоковольтный конденсатор не подключается непосредственно к первичной обмотке тестируемого трансформатора. Таким образом, измерение соотношения и фазового угла включает эффект падения напряжения в проводе между точкой, где конденсатор подключен к источнику питания, и трансформатором. Кроме того, поскольку в цепи есть три разные точки «заземления», и, как правило, невозможно узнать напряжения и импедансы между этими точками, вероятна ошибка измерения.
Измерительная схема для калибровки трансформатора напряжения. Основания плохо определены.
В проблема была устранена путем определения низковольтной клеммы трансформатора как заземления. Хотя эта точка может значительно отличаться от земли в здании или в коммунальном хозяйстве, с точки зрения измерения это правильное заземление. Важно, чтобы экраны трехконтактных конденсаторов, заземление мостового детектора и все остальные заземления для измерений были подключены непосредственно к этой точке.
Измерительная схема для калибровки трансформатора напряжения. Определено место измерения. Ток возбуждения трансформатора течет от земли измерения к земле здания.
В предпочтительном способе подключения показана схема калибровки трансформатора напряжения. Трансформатор клиента подключен таким образом, чтобы ток возбуждения не проходил между трансформатором и измерительной землей. Все заземления подключены к точке заземления трансформатора.Два конденсатора подключены непосредственно к первичной и вторичной клеммам трансформатора. В цепи используется только одно заземление. Хотя не всегда возможно подключить трансформатор как в, это лучший выбор. В противном случае требуются испытания, чтобы гарантировать, что систематические ошибки не влияют на результаты измерений.
3.3.5 Нагрузка
Нагрузка, приложенная к вторичной обмотке трансформатора клиента (как показано на рисунке), указывается клиентом. Как правило, это не будет нагрузка, соответствующая максимальному номинальному напряжению трансформатора, а будет равна нагрузке, прилагаемой к трансформатору при использовании по назначению.Например, если к трансформатору будет подключен только цифровой вольтметр, калибровка с импедансом вторичной обмотки в один мегом будет более полезной, чем калибровка с присоединенной нагрузкой ANSI ZZ. Поскольку требования ANSI часто запрашиваются, они кратко изложены в [7]. Условно эти нагрузки определены только для частоты 60 Гц.
3.3.6 Замещающая нагрузка
Если клиент услуги не отправляет вторичную нагрузку вместе с трансформатором, Национальный институт стандартов и технологий возьмет на себя эту нагрузку.Непрактично иметь в наличии и адекватно охарактеризовать все ожидаемые нагрузки. К счастью, в этом нет необходимости. Если коэффициент и фазовый угол трансформатора известны для двух различных значений нагрузки, соотношение и фазовый угол для любой другой нагрузки могут быть рассчитаны (с некоторыми ограничениями) [8]. Вывод формул, связывающих отношения и фазовые углы при нуле, и некоторые другие известные значения нагрузки приведены в приложении и представлены в сокращенной форме ниже.
Трансформатор напряжения будет представлен как идеальный трансформатор с неизвестным последовательным выходным сопротивлением Z 0 , как показано на рис.Экспериментально показано, что модель достаточно точна. Соотношение между входным напряжением E i и выходным напряжением при нулевой нагрузке E 0 составляет:
EiE0 = NRCF0e − jΓ0 = | EiE0 | e − jΓ0,
(5)
, где N — номинальный коэффициент (или количество оборотов) трансформатора, RCF — коэффициент коррекции отношения ( N × RCF = фактическое отношение) при нулевой нагрузке, Γ 0 — угол, на который вектор вторичного напряжения опережает вектор первичного напряжения и j = -1.Аналогичное соотношение существует между входным напряжением E i и выходным напряжением E c с вторичной нагрузкой C (имеющим полное сопротивление Z c ), показанным на:
, где RCF c — коэффициент коррекции отношения с вторичной нагрузкой C , а Γ c — соответствующий фазовый угол. Если трансформатор измеряется при нулевой нагрузке ( RCF 0 и Γ 0 ) и при нагрузке T ( RCF t и Γ t ), коэффициент коррекции отношения и фазовый угол на нагрузке C приблизительно равны:
RCFc≈RCF0 + BcBt [(RCFt − RCF0) cos (θt − θc) + (Γt − Γ0) sin (θt − θ0)],
(7)
где B c = 1 / Z c — нагрузка в Ом −1 полного сопротивления Z c , и
Γc≈Γ0 + BcBt [(Γt − Γ0) cos (θt − θc) — (RCFt − RCF0) sin (θt − θc)].
(8)
Схема замещения трансформатора напряжения.
Эквивалентная схема трансформатора напряжения с вторичной нагрузкой Z c .
Коэффициент мощности нагрузки C равен cos θ c , RCF c — коэффициент коррекции отношения, рассчитанный для нагрузки C , а Γ c — угол, на который вторичное напряжение приводит первичное напряжение для нагрузки С .
Уравнения (7) и (8) могут использоваться для вычисления RCF и фазового угла для некоторой вторичной нагрузки, C , если коэффициенты коррекции отношения и фазовые углы известны при некоторой другой нагрузке T , и при нулевой нагрузке. На практике в NIST емкостные нагрузки используются для « T » или известные нагрузки в уравнениях (7) и (8). Основная причина — их стабильность. Например, тепло, выделяемое большой резистивной нагрузкой, может вызвать изменение значения импеданса нагрузки.Кроме того, конденсаторы компактны, поэтому с ними легко справиться даже с нагрузкой ZZ. В NIST емкости емкостной нагрузки были сконструированы в двоичной схеме (), так что конденсаторы от 1 до 32 мк F можно включать и выключать, обеспечивая любое значение емкости от нуля до 63 мк F. Поскольку нагрузка ZZ является эквивалентно конденсатору 74 мк F на 120 В, двух таких коробок с нагрузкой достаточно для почти всех калибровок в NIST.
Для вывода уравнений (7) и (8) было сделано несколько приближений.Приближенные значения относятся к относительному отношению выходного сопротивления трансформатора Z 0 к импедансу вторичной нагрузки Z t или Z c . Чем меньше это отношение, тем точнее уравнения (7) и (8). Это соотношение также влияет на различия, RCF t — RCF 0 и Γ t — Γ 0 . Если разница поправочного коэффициента отношения составляет 0,001 или меньше, и если разность фазового угла составляет 1 мрад или меньше, то уравнения (7) и (8) должны иметь точность с точностью до ± 10 ppm для поправочного коэффициента отношения и с точностью до ± 10 μ рад для фазового угла, если предполагается, что отношение нагрузок известно с погрешностью не более ± 1%.Данные за многие годы показали, что уравнения (7) и (8) всегда по крайней мере так точны. Чтобы выявить какие-либо проблемы, выполняется дополнительное измерение при другой вторичной нагрузке, чтобы проверить прогностические возможности уравнений (7) и (8) для тестируемого трансформатора. Если проблема обнаружена, бюджет ошибок корректируется соответствующим образом.
Приведенное выше обсуждение может помочь клиентам службы калибровки трансформаторов напряжения лучше разрабатывать свои запросы на калибровку. Используя уравнения (7) и (8), клиент может уменьшить количество необходимых измерений.Обратите внимание на предостережение. Вероятно, что использование результата нулевой нагрузки и результата нагрузки 10 вольт-ампер для прогнозирования поведения трансформатора при нагрузке ZZ может привести к большим неточностям. Причины двоякие. Во-первых, различия RCF t — RCF 0 и Γ t — Γ 0 , вероятно, будут небольшими для нагрузки всего 10 вольт-ампер, а экстраполяции могут вызвать большие ошибки. Вторую причину можно увидеть из. Более высокий ток нагрузки ZZ вызовет нагрев Z 0 и увеличение значения, что приведет к ошибкам, если используются уравнения (7) и (8).Несколько лучшие результаты вероятны, если использовать результат нагрузки ZZ для прогнозирования поведения трансформатора при 10 вольт-амперах. Однако лучше всего выбрать нагрузку T , чтобы номинальная мощность в вольт-амперах была того же порядка, что и нагрузка C. Кроме того, все значения в уравнениях (7) и (8) подлежат измерению. на той же частоте и при том же вторичном напряжении.
3.3.7 Гармонические эффекты
На измерение коэффициента передачи и фазового угла трансформатора напряжения может влиять присутствие гармоник в форме волны напряжения.Если настроенный нулевой детектор не используется, балансировка мостовой схемы может быть затруднена при наличии гармоник, и часто точный баланс невозможен, что приводит к увеличению погрешностей измерения. Гармоники также могут привести к ошибкам при измерении величины вторичного напряжения. Например, если среднеквадратичное значение вольтметра со шкалой среднеквадратичного значения измеряет среднеквадратичное значение основной гармоники 100 В с синфазной третьей гармоникой среднеквадратичного значения 3 В, прибор будет показывать 101 В. Установка значения напряжения 100 В на измерителе приведет к несоответствие номинального и фактического напряжения на 1 В.Многие трансформаторы имеют достаточно большие коэффициенты напряжения, чтобы эта погрешность в 1 В в настройке напряжения оказывала существенное влияние на измеренный коэффициент коррекции отношения и фазовый угол. Если бы вместо этого для измерения этого сигнала использовался истинный среднеквадратичный вольтметр, измеренное напряжение было бы 100,045 В, а результирующая ошибка была бы незначительной. В NIST предпринимаются три различных шага, чтобы уменьшить влияние гармоник. Во-первых, постарайтесь минимизировать содержание гармоник в источнике питания. Источник питания, используемый для большинства калибровок, имеет полное гармоническое искажение порядка 0.2% от основного. Во-вторых, настроенный детектор используется, чтобы гарантировать, что условия баланса соответствуют основной составляющей формы волны напряжения. В-третьих, все измерения напряжения производятся вольтметрами с истинным среднеквадратичным значением.
3.3.8 Зависимость напряжения стандартного конденсатора
Дополнительной проблемой при измерении является коэффициент напряжения стандартного высоковольтного конденсатора, показанный на рис. Хотя для калибровки трансформатора напряжения не требуются абсолютные измерения, необходимо знать соотношение двух стандартных конденсаторов.Проблема в том, что стандартный конденсатор низкого напряжения обычно имеет максимальное номинальное напряжение 500 В, и как первичная обмотка трансформатора, так и стандартный конденсатор высокого напряжения могут быть запитаны до 100 кВ. Поскольку измерение соотношения конденсаторов должно выполняться при напряжении менее 500 В, важна зависимость высоковольтного конденсатора от напряжения. Эта проблема обсуждалась в разделе 3.2.
4. Измерительные приборы
Калибровка трансформаторов напряжения и высоковольтных конденсаторов в NIST требует комбинированного использования стандартных конденсаторов и моста компаратора тока.Стандартные конденсаторы подробно описаны в литературе [5, 6, 9,]. Осторожность, которую необходимо соблюдать при их использовании в этих типах измерений, обсуждалась выше. В этом разделе будет обсуждаться текущий мост компаратора.
Мост компаратора тока можно рассматривать как мост плеча трансформатора компаратора напряжения, в котором детектор и источник питания поменяны местами. Традиционно недостатком моста компаратора тока по сравнению с мостом компаратора напряжения является уровень отношения сигнал / шум.Для приложений измерения высокого напряжения это больше не проблема. Кустерс и Петерсонс были первыми, кто разработал этот мост для сравнения двух конденсаторов при высоком напряжении [3]. Базовый мост компаратора тока показан на рис. Ток в неизвестном конденсаторе, C x , уравновешивается с током в стандартном конденсаторе, C s , путем изменения отношения витков, N s и N x .
Базовый мост компаратора тока.
Баланс достигается, когда сигнал на детекторе D равен нулю. На балансе I x N x = I s N s или:
V 2 π f C x N x = V 2 π f C 9 s 1 901 1 (9)
, где f — частота.Это уравнение баланса также может быть выражено как:
.
Мост, показанный на, не имеет средств балансировки синфазного тока, возникающего из-за неидеального неизвестного конденсатора C x . Компаратор тока имеет возможность уравновешивать как синфазную, так и квадратурную составляющие емкостного тока. Сложность используемого подхода заключается в том, что приложенное высокое напряжение проходит через переменное сопротивление R s . Практически невозможно создать стабильный высоковольтный переменный резистор с незначительным фазовым углом.Другое средство необходимо для балансировки синфазного тока, предпочтительно при низком напряжении, с использованием хорошо охарактеризованных компонентов.
Мост компаратора тока с высоковольтным резистором для синфазного баланса токов.
Компаратор тока, показанный на, обеспечивает удовлетворительное средство достижения как синфазного, так и квадратурного баланса тока. Квадратурный баланс тока идентичен приведенному выше. Баланс синфазного тока достигается при низком напряжении с помощью операционного усилителя.Ток от штатного конденсатора, пройдя через обмотку N s , поступает на инвертирующий вход операционного усилителя. Эта точка находится на виртуальной земле, поэтому на баланс емкостных токов, уравнение (10), это не влияет. Конденсатор обратной связи C f заставляет выходное напряжение операционного усилителя составлять небольшую долю ( C s / C f , где C f составляет приблизительно 10 мкФ) приложенное напряжение и π радиан не совпадают по фазе с ним.Индуктивный делитель напряжения позволяет подать известную долю этого выходного сигнала α на стандартный резистор R . Как видно из, сигнал сначала инвертируется перед резистором, чтобы иметь правильное фазовое соотношение с неизвестным синфазным током.
Компаратор тока с превосходным синфазным балансом токов.
Необходимо, чтобы неинвертированный сигнал подавался на идентичный стандартный резистор, как показано на, чтобы ток от стандартной обмотки N s , достигающий операционного усилителя, не имел дефекта фазы.Синфазный ток стандартной обмотки N s тогда равен:
Поскольку квадратурный ток I out = V2πfC s , коэффициент рассеяния равен:
DF = IinIout = αVCs2πfRVCfCs
(12)
или
Резистор R можно выбрать так, чтобы α отображал прямое показание в процентах или миллирадианах.
В некоторых случаях, особенно для больших конденсаторов, необходимо проводить четырехконтактное измерение.Это требуется, когда импедансы выводов и обмоток становятся значительной частью измеряемого импеданса. показывает токовый мост компаратора с этой возможностью. Из-за значительного сопротивления выводов и обмоток на низковольтном выводе конденсатора присутствует некоторое напряжение e . Этот сигнал напряжения инвертируется, как показано на рисунке, и подключается к обмотке N s через конденсатор C s ‘. Ток через неизвестный конденсатор:
I x = j 2 π f ( V — e ) C x .
(14)
Мост компаратора тока модифицирован для измерения четырехполюсной емкости.
Ток, достигающий обмотки N s , составляет:
I s = j 2 π V C s — j 2 π f e C s 918 919 ′
(15)
Если C s ‘ отрегулировано до измерения, чтобы оно было равно C s , то уравнение (15) сводится к:
I s = j 2 π f ( V — e ) C s .
(16)
Сравнивая это с уравнением (14), эффект схемы компенсации заключался в том, чтобы подавать одинаковое напряжение как на стандартные, так и на неизвестные конденсаторы. Это именно то, что требуется для компенсации свинца.
показывает последнее усовершенствование моста, которое будет обсуждаться. Текущий мост компаратора Национального института стандартов и технологий имеет внутренний диапазон 1000: 1 (т. Е. Максимальное значение N d / N x равно 1000).Показанный на рисунке внешний трансформатор тока, называемый расширителем диапазона, увеличивает диапазон измерения в 1000 раз, что позволяет сравнивать два тока, различающиеся по величине, в миллион раз. Как и в случае с трансформаторами, встроенными в мост компаратора тока, требования к точности расширителя диапазона достаточно жесткие. Более подробная информация о конструкции компаратора тока ppm и спецификациях моста компаратора тока NIST доступна в литературе [10, 11].
Токовый мост компаратора с внешним расширителем диапазона.
Текущий мост компаратора довольно прост в использовании и на практике доказал свою надежность. Чтобы отслеживать поведение текущего моста компаратора NIST, поддерживается стандарт проверки. В данном случае контрольный эталон состоит из двух высококачественных стандартных конденсаторов. Соотношение двух конденсаторов измеряется ежеквартально. В течение последних 8 лет это соотношение оставалось стабильным с точностью до 20 ppm, как видно на.
Таблица 4
| Дата | Отношение емкостей | Дата | Отношение емкостей | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 6/80 | 1.000025 | 10/84 | 1.00001930 930 964/900 1.000028 | 4/85 | 1.000041 |
| 9/81 | 1.000027 | 6/85 | 1.000042 | ||
| 1/82 | 1.000027 | 10/85 | 1.000041 | ||
| 4/82 | 1.000026 | 12/85 | 1.000042 | ||
| 7/82 | 1.000026 | 1/86 | 1.000041 | ||
| 9/82 | 1.000044 | ||||
| 1/83 | 1.000030 | 7/86 | 1.000044 | ||
| 3/83 | 1.000031 | 10/86 | 1.000044 | ||
| 6/83 | 918 1.0000332/87 | 1.000044 | |||
| 8/83 | 1.000031 | 7/87 | 1.000046 | ||
| 12/83 | 1.000031 | 12/87 | 1.00004430 | ||
| 1.000032 | 4/88 | 1.000040 | |||
| 5/84 | 1.000033 | 11/88 | 1.000046 |
Дрейф легко связан с двумя конденсаторами.Изменение на 9 ppm между 10/84 и 4/85 произошло, по-видимому, после того, как один из конденсаторов использовался для другой цели. Независимое измерение этого конденсатора подтвердило изменение. Хотя использование этого контрольного стандарта не может доказать, что мост все еще работает на уровне ppm, он может предупредить пользователя об изменениях, достаточно больших, чтобы повлиять на результаты калибровки. Конечно, поскольку два емкостных тока в значительной степени сбалансированы с использованием стабильных пассивных компонентов (т. Е. Обмоток трансформатора), можно ожидать, что мост должен быть устойчивым.Следует отметить, что если обмотка трансформатора разомкнется или закроется короткое замыкание, результат будет драматичным и оператором будет легко наблюдаться.
Ситуация с балансом коэффициента рассеяния (или синфазного тока) иная, поскольку активные компоненты играют важную роль. Кроме того, трудно разработать стабильный эталон коэффициента рассеяния, который служил бы контрольным эталоном. Эта проблема была решена за счет использования схемы в. Стандартные конденсаторы подключаются к штатной и неизвестной сторонам моста.Известный синфазный ток подается с использованием индуктивного делителя напряжения и резистора, как показано. Преимущество этой схемы в том, что напряжение на резисторе невелико (~ 0,3 В). Однако из-за небольшого напряжения любое напряжение ошибки e на стороне низкого напряжения резистора R становится важным. Синфазный ток, входящий в обмотку N x , составляет:
где α — коэффициент индуктивного делителя напряжения ( α ≪1).Тогда коэффициент рассеяния I в / I на выходе равен:
DF = [αV − ϵ (V − ϵ) R2πfCx].
(18)
Схема проверки работы измерения коэффициента рассеяния моста компаратора тока.
Эффект ϵ может быть значительным на уровне ppm, и его необходимо устранить. Схема на входе идентична той, за исключением того, что вход индуктивного делителя напряжения заземлен. Тогда коэффициент рассеяния в этом случае равен:
DF0 = [- ϵ (V − ϵ) R2πfCx].
(19)
Схема проверки работы измерения коэффициента рассеяния моста компаратора тока. Вход заземлен для измерения e в уравнении (18).
Поскольку ϵ≪ V , вычитая уравнение (19) из уравнения (18), получаем:
DFm = DF − DF0 = α2πfRCx.
(20)
В NIST типичные значения α составляют 0,003, 0,0003, -0,0003, -0,003. С помощью резистора 1 МОм и стандартного конденсатора 1000 пФ это позволяет проводить практически полномасштабное испытание коэффициента рассеяния в четырех диапазонах.Последние результаты показаны в. Все значения коэффициента рассеяния даны в процентах.
Таблица 5
Стандарт проверки коэффициента рассеяния
| Дата | α | Измерено ( DF ) | Поправка ( DF 0 ) | Скорректированная 9018 0 D19| Теоретическая ( α / 2π fRC x ) | | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 7/82 | 0.0003 | 0,08003 | 0,0002 | 0,07983 | 0,07977 | ||||||||||||
| 0,003 | 0,7982 | 0,0002 | 0,7980 | 0,7977 | 0,0002 | 0,7980 | 0,7977 | ||||||||||
| 0,7981 | −0,7977 | ||||||||||||||||
| −0,0003 | −0,07959 | 0,0002 | −0,07979 | −0,07977 | |||||||||||||
| 3/83 | 0.0003 | 0,08135 | -0,00014 | 0,08149 | 0,08147 | ||||||||||||
| 0,003 | 0,81455 | -0,00015 | 0,8147 | 0,8147 | 0,8147 | 0,8147 | 3
| −0,0003 | −0,08160 | −0,00014 | −0,08146 | −0,08147 | 10/83 | 0.0003 | 0,07952 | −0,0001 | 0,07962 | 0,07959 | 0,003 | 0,7959 | −0,0001 | 0,7960 | 0,7959 | −0,0003 | −0,07965 | −0,0001 | −0,07955 | −0,07959 | 1/84 | 0.0003 | 0,08174 | 0,00029 | 0,08145 | 0,08143 | 0,003 | 0,8148 | 0,00029 | 0,8145 | −0,8143 |
| −0,0003 | −0,08110 | 0,00029 | −0,08139 | −0.08143 | |||||||||||||
| 5/84 | 0,0003 | 0,08090 | 0,0002 | 0,08070 | 0,08071 | ||||||||||||
| 0,003 | 0,8076 | 0,0002 | 0,8071 | 0,0002 | 0,8071 | 0,0002 | 0,8071 | 900,0030 | 0,8071 900,00−0,8071 | 0,0002 | −0,8073 | −0,8071 | |||||
| −0,0003 | −0,08050 | 0.0002 | -0,08070 | -0,08071 | |||||||||||||
| 11/84 | 0,0003 | 0,08000 | 0,0000 | 0,08000 | 0,07997 | ||||||||||||
| 0,003 | 916 9160,003 | 916 916 916||||||||||||||||
| −0,003 | −0,8000 | 0,0000 | −0,8000 | −0,7997 | |||||||||||||
| −0.0003 | −0,08000 | 0,0000 | −0,08000 | −0,07997 | |||||||||||||
| 4/85 | 0,0003 | 0,08060 | 0,0000 | 0,08060 | 0,08059 | ||||||||||||
| 0,08059 | |||||||||||||||||
| 0,08059 | |||||||||||||||||
0,0000 | 0,8056 | 0,8059 | |||||||||||||||
| −0,003 | −0,8055 | 0,0000 | −0,8055 | −0.8059 | |||||||||||||
| −0,0003 | −0,08050 | 0,0000 | −0,08050 | −0,08059 | |||||||||||||
| 12/85 | 0,0003 | 0,08070 | −0,000180 0,027 | −0,000180 0,027 | 0,003 | 0,8076 | −0,0001 | 0,8077 | 0,8071 | ||||||||
| −0,003 | −0,8076 | −0.0001 | −0.8075 | −0.8071 | |||||||||||||
| −0.0003 | −0.08070 | −0.0001 | −0.08060 | −0.08071 | |||||||||||||
| 11/8616.000330 0 | 11/8616.000330 900.000 | 0,08051 | 0,08046 | ||||||||||||||
| 0,003 | 0,8049 | −0,00022 | 0.8051 | 0.8046 | |||||||||||||
| −0.003 | −0,8054 | −0,00022 | −0,8052 | −0,8046 | |||||||||||||
| −0,0003 | −0,08067 | −0,00022 | −0,08064 | 946198730 | −0,08064 | 300,0003 | 0,08031 | -0,0002 | 0,08051 | 0,08045 | |||||||
| 0,003 | 0,8051 | -0,0002 | 0,8053 | 0.8045 | |||||||||||||
| −0,003 | −0,8055 | −0,0002 | −0,8053 | −0,8045 | |||||||||||||
| −0,0003 | −0,08071 | 51 −0,0002 900,0||||||||||||||||
| 12/87 | 0,0003 | 0,08060 | 0,0001 | 0,08050 | 0,08039 | ||||||||||||
| 0,003 | 0,8053 | 0.0001 | 0,8052 | 0,8039 | |||||||||||||
| −0,003 | −0,8051 | 0,0001 | −0,8052 | −0,8039 | |||||||||||||
| 30 −0,000 −3 | 30 900,0 | −0,08039 | |||||||||||||||
| 8/88 | 0,0003 | 0,08010 | −0,0003 | 0,08040 | 0,08030 | ||||||||||||
| 0.003 | 0.8037 | −0.0003 | 0.8040 | 0.8030 | |||||||||||||
| −0.003 | −0.8043 | −0.0003 | −0.8040 | −0.801930 | -0.8040 | −0.801930 | 900.0 | −0,0003 | −0,08040 | −0,08030 | |||||||
| 11/88 | 0,0003 | 0,08142 | 0,0000 | 0,08142 | 0,08128 | ||||||||||||
| .003 | 0,8140 | 0,0000 | 0,8140 | 0,8128 | |||||||||||||
| −0,003 | −0,8140 | 0,0000 | −0,8140 | −0,8128 | −0,8128 | 30,0000 | -0,08135 | -0,08128 |
9164
Согласование между расчетными значениями в уравнении (20) и скорректированным измерением DF м (последние два столбца) находятся в пределах ± 0.2% от измеренного значения. Эта проверка выполняется примерно с 6-месячным интервалом.
Далее предлагается получать и измерять дополнительный стандарт проверки ежеквартально. В частности, трансформатор напряжения, регулярно измеряемый при соотношении 10: 1, даст дополнительную проверку схемы фазового угла и обмоток моста при соотношении, отличном от 1: 1.
5. Погрешности измерений
5.1 Трансформаторы напряжения
В записях Национального института стандартов и технологий приводятся примеры трансформаторов напряжения, которые калибровались с 5-летними интервалами в течение 30-40 лет.Неизменно исходное заявление о неопределенности охватывает любые изменения коэффициента коррекции отношения и фазового угла, наблюдаемые в течение этого периода времени. Трансформаторы напряжения часто используются заказчиком вместе с другим оборудованием для измерения некоторой величины. Например, используемый с трансформатором тока и ваттметром, трансформатор напряжения может помочь измерить энергию, потребляемую большим силовым трансформатором. Таким образом, для клиентов этой службы калибровки важно получить значимое заявление о погрешности, которое отражает вклад трансформатора напряжения в их общий бюджет ошибок.
Как упоминалось ранее в этой статье, трансформаторы напряжения, откалиброванные в NIST, обычно делятся на два класса точности: погрешность ± 0,03% для коэффициента коррекции отношения, ± 0,3 мрад для угла фазы; и ± 0,01% для коэффициента поправки, ± 0,1 мрад для фазового угла. Хотя в некоторых случаях можно было бы сообщить клиентам о меньшей неопределенности путем более тщательного определения таких параметров, как коэффициенты напряжения, эффекты близости и зависимости нагрузки, настоящая услуга обеспечивает экономичный способ представления значимых отчетов об ошибках клиентам и отвечает требованиям. их потребности.
Анализ неопределенностей для измерений коэффициента поправки кратко изложен в. Единицы измерения — ppm. Значения в скобках относятся к трансформаторам напряжения более высокой точности, описанным в разделе 2.1. Погрешности измерения фазового угла трансформаторов напряжения такие же, как показано на, за исключением того, что единицы измерения — микрорадианы, а не ppm.
Таблица 6
Вклад в неопределенность
| Неопределенности | ||
|---|---|---|
| Случайный | Систематический | |
| Измерение моста | ± 2 (± 2) | ± 7530 |
| Установка вторичного напряжения | ± 50 (± 10) | |
| Установка нагрузки | ± 50 (± 10) | |
| Самонагревающийся трансформатор | ± 75 (± 20) | |
| Измерение коэффициента емкости | ± 2 (± 2) | ± 5 (± 5) |
Для расчета неопределенностей, сообщаемых клиенту, систематические неопределенности, указанные в таблице выше, алгебраически суммируются и складываются в три раза корень из суммы квадратов случайных неопределенностей.Результаты показаны в.
Таблица 7
Общая оценочная погрешность
| Поправочный коэффициент соотношения | ± 0,03% | (± 0,01%) |
| Фазовый угол | ± 0,3 мрад | (± 0,1 мрад) |
Значения являются приблизительными. Некоторые трансформаторы демонстрируют более сильную зависимость от напряжения, чем другие, или более сильную зависимость от нагрузки. В некоторых случаях для таких трансформаторов необходимо отрегулировать значения.Цель приведенных выше таблиц — дать пользователям представление об источниках ошибок и о том, как они используются для расчета заявления о неопределенности.
Так как большинство источников неопределенности, представленных в, происходят от тестируемого трансформатора, NIST в принципе мог бы измерить почти идеальный трансформатор напряжения с гораздо большей точностью, чем показано на. Такой тест будет дорогостоящим из-за того, что потребуется много времени.
5.2 Конденсаторы
Национальный институт стандартов и технологий имеет возможность измерять отношение двух конденсаторов к расчетной систематической погрешности ± 1 ppm и ± 1 × 10 −6 ± 1% от измеренного значения для относительный коэффициент рассеяния.Значения стандартных конденсаторов, используемых для этих сравнений, составляют ± 10 ppm для емкости (± 1 × 10 −6 для коэффициента рассеяния). Случайная погрешность, связанная с измерением емкости, составляет ± 1 ppm и ± 1 × 10 −6 для коэффициента рассеяния. Таким образом, консервативно NIST может откалибровать конденсатор клиента с общей погрешностью ± 15 ppm по емкости и ± 5 × 10 −6 ± 1% от значения коэффициента рассеяния. В общем, указанная погрешность всегда больше указанной, за исключением стандартных конденсаторов низкого напряжения, подобных тем, которые используются в Национальном институте стандартов и технологий.(Стандартные конденсаторы низкого напряжения обычно калибруются в другом месте в NIST. Описанная здесь услуга обеспечивает калибровку этих же конденсаторов при более высоком напряжении.)
Заявления о погрешности для стандартных конденсаторов высокого напряжения и конденсаторов коэффициента мощности зависят от их стабильности устройств в ходе измерений NIST. На стабильность влияют как зависимость устройства от напряжения, так и самонагрев (т. Е. Емкость и коэффициенты рассеяния меняются по мере того, как рассеиваемая внутренняя энергия нагревает устройство).Эффекты самонагрева более важны для конденсаторов с коэффициентом мощности. Некоторые конденсаторы с коэффициентом мощности демонстрируют значительные эффекты гистерезиса. Определение неопределенности для этих измерений зависит от конкретного поведения конденсатора. Если самонагрев является проблемой, в отчете о калибровке должно быть четко указано количество времени, в течение которого конденсатор находился под напряжением до того, как было произведено измерение. Если обнаруживаются эффекты гистерезиса, они отмечаются. Из-за характера большинства этих устройств отчеты о калибровке конденсаторов обычно включают заявление в форме: «приведенные оценочные неопределенности относятся к приведенным выше табличным значениям и не должны толковаться как показывающие долгосрочную стабильность конденсаторов. тестируемое устройство.Это утверждение также важно для конденсаторов с изоляцией сжатого газа, значения которых могут значительно измениться при транспортировке.
Фактическая неопределенность, указанная заказчику, получается путем алгебраического суммирования систематических неопределенностей и добавления трехкратного среднего значения суммы квадратов случайных неопределенностей. Для измерения емкости конденсаторов с изоляцией сжатым газом погрешность измерения будет включать вклад в 20 ppm из-за возможного изменения температуры в лаборатории трансформаторов напряжения NIST на 1 K.Для конденсаторов с коэффициентом мощности изменения самонагрева будут преобладать над влиянием температуры окружающей среды.
7. Благодарности
Автор хотел бы поблагодарить Оскарса Петерсонса, начальника отдела электросистем, который был источником почти всех знаний автора по калибровке трансформаторов напряжения и конденсаторов. Автор также хотел бы выразить признательность Барбаре Фрей и Роберте Каммингс за их работу, которые помогли подготовить эту рукопись. И последнее, но не менее важное: автор хотел бы выразить признательность как «старожилам» здесь, в Национальном институте стандартов и технологий, которые положили начало традиции передового опыта в измерениях, так и нынешнему калибровочному персоналу, который пытается продолжать эта традиция находится в совершенно разных условиях.
Биография
•
Об авторе: Уильям Э. Андерсон — физик из отдела электросистем Центра электроники и электротехники NIST.
6. Приложение
Трансформатор напряжения будет представлен как идеальный трансформатор с некоторым неизвестным последовательным выходным сопротивлением Z 0 , как показано на. Экспериментально показано, что модель достаточно точна. Соотношение между входным напряжением E i и выходным напряжением при нулевой нагрузке E 0 составляет:
, где Н, — номинальное передаточное число (или число оборотов) трансформатора, RCF 0 — коэффициент коррекции передаточного отношения ( N × RCF 0 = фактическое передаточное число) при нулевой нагрузке, Γ 0 — угол, на который вектор вторичного напряжения опережает вектор первичного напряжения, а j = -1.Аналогичное соотношение существует между входным напряжением E i и выходным напряжением E c с вторичной нагрузкой C (имеющей полное сопротивление Z c ), показанное на:
, где RCF C — коэффициент коррекции соотношения с вторичной нагрузкой C , а Γ c — соответствующий фазовый угол.
Приравнивая ток через Z 0 и Z c in, получаем
или
Это можно переписать в следующем виде:
Настройка Z 0 равно R 0 + jX 0 и Z c равно R c + j c ) становится:
EiEc = EiE0 [1 + R0 + jX0Rc + jXc].
(26)
Взяв абсолютные значения обеих частей уравнения (26), мы находим, что:
| EiEc | ≈ | EiE0 | [1 + R0Rc + X0XcRc2 + Xc2],
(27)
, где предполагалось, что R 0 и X 0 намного меньше, чем Z c так что условия заказа [(R0Rc + X0Xc) / (Rc2 + Xc2)] 2 и выше не учитывались. Используя уравнения (21) и (26), получаем
EiEc = | EiE0 | e − jΓ0 | 1 + R0 + jX0Rc + jXc |
(28)
или
EiEc = | EiE0 | e − jΓ0 [1+ (R0 + jX0) (Rc − jXc) Rc2 + Xc2].
(29)
Это также можно выразить как
| EiEc | e − jΓc = | EiE0 | e − jΓ0 […].
(30)
Обе экспоненты имеют аргументы намного меньше единицы, поэтому, отбрасывая квадратичные члены и члены более высокого порядка и приравнивая мнимые компоненты левой и правой частей уравнения (10), получаем
| EiEc | Γc≈ | EiE0 | [Γ0 + XcRo − X0RcRc2 + Xc2]
(31)
или из уравнения (5), предполагая, что Z 0 ≪ Z C 9182 918c3 9 Γ0 − X0Rc − XcR0Rc2 + Xc2.
(32)
Активная и реактивная составляющие нагрузки C могут быть выражены как
и
, где cos θ c — коэффициент мощности нагрузки C. Из уравнений (21) и (22)
и
Используя уравнения (27) и (33) — (36), получаем
RCFc = RCF0 [1 + 1 | Zc | (R0cosθc + X0sinθc)].
(37)
Для целей этого обсуждения будет принято, что нагрузка C (имеющая полное сопротивление Z c ), указанная выше, является нагрузкой, для которой должны быть рассчитаны поправочный коэффициент отношения и фазовый угол. .Коэффициент коррекции отношения и фазовый угол должны быть известны для некоторой другой нагрузки T , которая должна обозначаться как имеющая полное сопротивление Z t . Используя уравнение (25) и подставляя нагрузку T вместо нагрузки C:
Z0 = [Ei / EtEi / E0−1] Zt.
(38)
или используя уравнение (22)
Z 0 = Z t [ R C F t e — j {Γ t 0 −Γ20180} R C F 0 ] / R C F 0 .
(39)
Пренебрежение членами второго и более высокого порядка
Z 0 ≈ Z t [ R C F t — R C F 0 918 901 (918 901 — Γ т )] / R C F 0 .
(40)
Используя факты,
Z t = | Z t | (cos θ t + j sin θ t )
(41)
и
один находит
R0≈ (| Zt | RCF0) [(RCFt − RCF0) cosθt + (Γt − Γ0) sinθt]
(43)
и
X0≈ (| Zt | RCF0) [(Γ0 − Γt) cosθt + (RCFt − RCF0) sinθt].
(44)
Используя уравнения (37), (43) и (44) и соотношения:
cos θ c cos θ t + sin θ c sin θ t = cos ( θ t 3 —18 919 3 —18 919 (45)
cos θ c sin θ t — sin θ c cos θ t = sin ( θ t — 80 )
(46)
находит
RCFc≈RCF0 + (BcBtRCF0) [(RCFt − RCF0) cos (θt − θc) + (Γt − Γ0) sin (θt − θc)]
(47)
или
RCFc≈RCF0 + (BcBt) [(RCFt − RCF0) cos (θt − θc) + (Γt − Γ0) sin (θt − θc)],
(48)
где B c = 1 / Z c — нагрузка в Ом −1 полного сопротивления Z c .Поскольку второй член в уравнении (47) представляет собой небольшую поправку к первому, и поскольку RCF 0 приблизительно равно единице, RCF 0 был исключен из второго члена уравнения (48). Используя уравнения (32) — (34)
Γc≈Γ0−1 | Zc | (X0cosθc − R0sinθc).
(49)
Использование уравнений (43) — (46) и (49)
Γc≈Γ0 + (BcBtRCF0) [(Γt − Γ0) cos (θt − θc) — (RCFt − RCF0) sin (θt − θc)]
(50)
или
Γc≈Γ0 + (BcBt) [(Γt − Γ0) cos (θt − θc) — (RCFt − RCF0) sin (θt − θc)]
(51)
, поскольку RCF 0 приблизительно равно к одному.
Уравнения (48) и (51) можно использовать для расчета RCF и фазового угла для некоторой вторичной нагрузки C , если известны поправочные коэффициенты соотношения и фазовые углы при некоторой другой нагрузке T и при нулевая нагрузка.
Сноски
1 Определенные коммерческие продукты идентифицированы для адекватного определения экспериментальной процедуры. Ни в коем случае такая идентификация не подразумевает рекомендации NIST и не означает, что продукты являются лучшими из имеющихся.
8. Ссылки
1. Harris FK. Электрические измерения. Джон Уайли и сыновья; Нью-Йорк: 1966. С. 576–577. [Google Scholar] 2. Харрис Ф.К. Электрические измерения. Джон Уайли и сыновья; Нью-Йорк: 1966. С. 687–738. [Google Scholar] 3. Кустерс Н.Л., Петерсонс О. Trans Commun Electron (США) 1963; CE-82: 606. [Google Scholar] 4. МакГрегор М.С., Херш Дж. Ф., Каткоски Р. Д., Харрис Ф. К., Коттер Фр. Trans on Instrum (США) 1958; I-7 (3 и 4) [Google Scholar] 5. Хиллхаус Д.Л., Петерсон А.Е. IEEE Trans Instrum Meas (США) 1973; IM-22: 406.[Google Scholar] 6. Андерсон В.Е., Дэвис Р.С., Петерсонс О., Мур В.Дж. IEEE Trans Power Appar Syst (США) 1973; PAS-97: 1217. [Google Scholar] 7. Стандартные требования IEEE для измерительных трансформаторов. Американский национальный институт стандартов; 1978. стр. 32. (ANSI / IEEE C57.13-1978). [Google Scholar] 8. Стандартные требования IEEE для измерительных трансформаторов. Американский национальный институт стандартов; 1978. стр. 45. (ANSI / IEEE C57.13-1978). [Google Scholar] 9. Харрис Ф.К. Электрические измерения. Джон Уайли и сыновья; Нью-Йорк: 1966.С. 673–687. [Google Scholar] 10. Петерсонс О., Андерсон В.Е. IEEE Trans Instrum Meas (США) 1975; IM-24: 4. [Google Scholar] 11. Петерсонс О. Высоковольтный емкостной мост с широким диапазоном действия с точностью до одного PPM, докторская диссертация, Школа инженерных и прикладных наук. Университет Джорджа Вашингтона; Вашингтон, округ Колумбия: 1974. [Google Scholar] Диаграммы соединений трехфазного трансформатора Соединения трехфазного трансформатораТрехфазный трансформатор предназначен для определенного соединения и преобразования напряжения, и на блоке будет паспортная табличка с показаны внутренние соединения.Когда используется один блок или группа из трех, существует четыре типа подключений. Четыре основных соединения: Y-Y, Y-∆, ∆-Y и ∆-∆. Первый символ указывает на подключение первичного, а второй символ — на вторичный. Для трехфазного трансформатора клеммы высоковольтной фазы обозначены буквой H. Клеммы низковольтной стороны обозначены аналогичным образом, с использованием X вместо H.
Трехфазные трансформаторы довольно широко используются в энергосистемах для преобразовать сбалансированный набор трехфазных напряжений на определенном уровне напряжения в сбалансированный набор напряжений на другом уровне.Трансформаторы, используемые между генераторами и системой передачи, между системой передачи и подсистемы передачи, а также между системами передачи и распределения, являются трехфазными трансформаторами. Для большинства коммерческих и промышленных нагрузок требуется трехфазный трансформатор для преобразования трехфазного распределительного напряжения до максимального уровня использования.
Трехфазный трансформатор предназначен для определенного подключения и преобразования напряжения, и на блоке будет указана паспортная табличка с показанными внутренними подключениями.
Трехфазные трансформаторы формируются двумя способами. Первый метод заключается в соединении трех однофазных трансформаторов в трехфазную батарею. Второй метод заключается в изготовлении трехфазной трансформаторной батареи, в которой все три фазы расположены на общем мультиплексированном сердечнике. Что касается анализа; нет никакой разницы между двумя методами.
Первичные и вторичные обмотки трехфазных трансформаторов могут быть независимо соединены как по схеме Y, так и по схеме треугольника (∆).Как результат. Обычно используются четыре типа трехфазных трансформаторов:
звезда-звезда (YY)
звезда-треугольник (Y-∆)
треугольник-звезда (∆-Y)
Дельта-треугольник (∆-∆)
Рис.1 (a): Подключение трехфазного трансформатора звезда-звезда
Рис.1 (a): Y (звезда) — Y (звезда), трехфазный Фазорная схема трансформатора
Преимущества соединения YY- Доступны два уровня напряжения
- Ступенчатая высоковольтная изоляция
- Сбалансированное соединение при питании нагрузок 1- и 3-фазного типа
5
- 9017 Наличие 3-й гармонической составляющей в незаземленном соединении YY.
- Температурный перегрев
Рис.1 (b): Подключение трехфазного трансформатора звезда-треугольник
Преимущества соединения Y- ∆- На первичной стороне имеется нейтраль, которую можно заземлить во избежание искажения.
- Доступны два уровня напряжения (однофазный и трехфазный).
- Улавливатели токов 3-й гармоники
- Поскольку первичная и вторичная обмотки не совпадают по фазе, они не могут работать параллельно с другими трансформаторами YY или ∆-∆
- Требуется полная изоляция на Сторона ∆
Следует отметить, что для образования звездообразного соединения незаштрихованные концы трех обмоток (три первичных или три вторичных) соединяются вместе и образуют нейтральную точку, а пунктирные концы становятся тремя линейными выводами.При соединении треугольником три обмотки, принадлежащие одной стороне, соединяются последовательно таким образом, что сумма фазных напряжений в замкнутом треугольнике равна нулю ; затем выводы линии снимаются с соединений обмоток.
Соединение Y-∆ обычно используется для перехода от высокого напряжения к среднему или низкому уровню напряжения, как в распределительных трансформаторах. И наоборот, соединение ∆-Y используется для повышения напряжения, как в трансформаторе подстанции.
Рис.1 (c): Подключение трехфазного трансформатора Delta-Wye
Рис.1 (c): Диаграмма фазового сигнала трехфазного трансформатора Delta-Wye
Преимущества соединения Delta-Wye- Симметричное соединение при питании нагрузок 1-φ и 3-φ
- Нейтральная точка доступна на стороне Y.
- Улавливает 3-ю гармонику
- Требуется полная изоляция обмотки трансформатора треугольником
Рис.1 (d): Соединение трехфазного трансформатора треугольником
Рис. 1 (d): Диаграмма трехфазного трансформатора треугольник
Преимущества соединения треугольник-треугольник- Идеально подходит для трехпроводных электродвигателей
- Легко выдерживает одинарные шорты без каких-либо перерывов.
- Улавливает 3-ю гармонику (циркулирующие токи)
- Требуется полная изоляция обмотки высокого напряжения
- Поскольку нейтраль недоступна, ее несимметричное подключение при питании от 1-φ и 3- φ нагрузки
Соединение YY используется редко из-за возможных дисбалансов напряжений и проблем с напряжениями третьей гармоники.Соединение ∆-∆ используется потому, что его преимущество состоит в том, что один из трех однофазных трансформаторов может быть снят для ремонта или технического обслуживания. Остальные два трансформатора продолжают функционировать как трехфазный блок, хотя рейтинг кВА банка снижен до 58% от первоначального рейтинга трехфазного блока. Этот режим работы известен как соединение с открытым треугольником или соединение V-V.
Соединение с открытым треугольником также используется, когда нагрузка в настоящее время мала, но ожидается, что в будущем она будет расти.Таким образом, вместо того, чтобы сразу устанавливать трехфазный блок из трех однофазных трансформаторов, для преобразования трехфазного напряжения используются только два однофазных трансформатора. Третий однофазный трансформатор служит резервным и подключается позже, когда нагрузка возрастет.
В соединениях Y –Y или ∆-∆ соответствующие фазные напряжения совпадают по фазе. Точно так же соответствующие линейные напряжения в первичной и вторичной обмотках находятся в фазе. Другими словами, V AN находится в фазе с V и , а V AB находится в фазе с V ab .С другой стороны, как для соединений Y-∆, так и для ∆-Y, в Соединенных Штатах принято иметь опережение первичной фазы или линейного напряжения на 30 или ; таким образом, V AN опережает V и на 30 o , а V AB опережает V ab на такую же величину фазового сдвига.
Анализ цепи с использованием трехфазного трансформатора в сбалансированных условиях может выполняться для каждой фазы. Это следует из соотношения, что пофазная активная мощность и реактивная мощность составляют одну треть от общей реальной мощности и реактивной мощности, соответственно, батареи трехфазного трансформатора.Удобно проводить расчеты по фазе «звезда-нейтраль».
При наличии соединений ∆-Y или Y-∆ параметры относятся к стороне Y. При работе с соединениями ∆-∆, импедансы, соединенные по схеме ∆, преобразуются в эквивалентные полные сопротивления, соединенные по схеме Y. Формула преобразования импеданса ∆-Y:
\ [{{Z} _ {Y}} ~ = \ frac {1} {3} {{Z} _ {\ Delta}} \]
О понижающих повышающих трансформаторах — Схема, применение и основные характеристики
Понижательно-повышающие трансформаторы, иногда используемые в качестве двухтактных трансформаторов, представляют собой тип трансформатора, который используется для подачи питания на электрическое оборудование в случаях, когда требования к напряжению этого оборудования отличаются от имеющихся. линия или напряжение питания.Необходимость повышения напряжения питания может возникнуть в результате падения напряжения в сети из-за нагрузки на оборудование в системе распределения электроэнергии или из-за потерь в линии. Если напряжение питания оборудования будет нестабильным, это может повлиять на производительность этого оборудования, что приведет к тому, что оно не будет работать с максимальной эффективностью, или, в крайних случаях, может произойти преждевременный выход оборудования из строя. Например, двигатель, который работает при уровне напряжения, который значительно ниже его номинального значения, может постоянно работать на своих пусковых обмотках, что приведет к перегреву и возможному перегоранию.
Раздел 210.9 Руководства Национального электрического кодекса (NEC) 2008 г. определяет повышающий трансформатор как трансформатор, который «… обеспечивает средство повышения (повышения) или понижения (понижения) напряжения питающей сети на небольшую величину (обычно не более 20 процентов). В то время как стандартные трансформаторы изменяют входное напряжение до значения выходного напряжения, которое может существенно отличаться от входного, понижательно-повышающие трансформаторы предназначены для более скромных изменений уровней напряжения, обычно менее +/- 30 процентов.
Пониженно-повышающие трансформаторы состоят из двух первичных обмоток и двух вторичных обмоток. В стандартных конструкциях трансформаторов первичная и вторичная обмотки обычно электрически изолированы друг от друга, что означает, что они связаны только магнитно через взаимную индукцию. Однако в случае повышательно-понижающих трансформаторов конструктивная конфигурация изменена на ту, в которой обмотки подключены, чтобы можно было изменять входное напряжение или напряжение на стороне питания по мере необходимости в соответствии с конкретным применением.Используя этот подход, выходное напряжение трансформатора может быть пониженным (пониженным) или повышенным (повышенным) значением напряжения питания.
Для работы оборудования, работающего от однофазного переменного тока, может использоваться один повышающий трансформатор. Для регулировки входного напряжения для оборудования с трехфазным переменным током требуется несколько устройств, в зависимости от типа используемого трехфазного соединения, открытого треугольника или звезды. Для четырехпроводной конфигурации «звезда» потребуется три повышающих трансформатора; Для трехпроводной схемы «звезда» потребуется два повышающих трансформатора.
Схема подключения однофазного повышающего трансформатора
На рисунке 1 ниже показан пример схемы электрических соединений, которая иллюстрирует конфигурацию подключения для однофазного питания для повышения и понижения напряжения питания. Чтобы получить увеличение выходного напряжения по сравнению с напряжением питания, входное напряжение подается на две из четырех обмоток, а выходное напряжение снимается с клемм, которые находятся на всех четырех обмотках. Обратное делается, когда цель — понизить напряжение питания до более низкого выходного напряжения.
Рисунок 1 — Схема подключения однофазного повышающего и повышающего трансформатора для увеличения или уменьшения выходной мощности
Изображение предоставлено: https://cdn.automationdirect.com/static/specs/buckboosttransformerspecs.pdf
Пониженно-повышающие трансформаторы построены как изолирующие трансформаторы, что означает, что они имеют отдельные первичные и вторичные обмотки. Как только устройство будет готово к установке на месте, группа установки или конечный пользователь может подключить первичный к вторичному, чтобы изменить электрические характеристики устройства.Соединяя вместе первичную и вторичную обмотки, повышающий трансформатор работает как однообмоточный автотрансформатор. Используя аддитивную и вычитающую полярность, можно добиться небольших изменений напряжения в электрической распределительной цепи. Производители предоставляют специальные схемы подключения, применимые к их различным моделям трансформаторов, для достижения желаемого понижающего или повышающего выходного напряжения. Использование четырех обмоток в повышающих трансформаторах позволяет подключать устройство восемью различными способами или конфигурациями, что делает трансформаторы повышенного напряжения достаточно гибкими, чтобы соответствовать различным условиям применения.
Применение понижающего трансформатора
Обычно повышающие трансформаторы используются следующим образом:
- для повышения с 110 до 120 В переменного тока
- для увеличения 240 В переменного тока до 277 В переменного тока для освещения
- для обеспечения выходов низкого напряжения 12, 16, 24, 32 или 48 В переменного тока от входа высокого напряжения
Понижающие трансформаторы используются в таких приложениях, как электроснабжение:
Пониженно-повышающие трансформаторы, как правило, высокоэффективны, занимают меньше места, легче, меньше весят и дешевле, чем другие трансформаторные решения, такие как распределительный трансформатор.Некоторые из ограничений этих устройств заключаются в том, что они не обеспечивают изоляцию цепи, они не могут обеспечивать нейтраль и их нельзя использовать с трехфазной схемой разводки по замкнутому треугольнику. не обеспечивают стабилизации напряжения, поэтому, если напряжение на стороне питания колеблется, выходное напряжение изменится на тот же процент.
Основные характеристики и процесс выбора
Пониженно-повышающие трансформаторыдоступны во многих стандартных позициях каталога с определенными низкими и высокими уровнями напряжения и номинальными значениями кВА.Производители и поставщики предоставляют таблицы выбора, которые можно использовать для выбора подходящего повышающего трансформатора, отвечающего конкретным потребностям и условиям применения. Общий процесс выбора повышающего трансформатора начинается с определения условий применения. Сюда входит указание следующих параметров:
- Фаза системы — одно- или трехфазная работа, которая должна быть одинаковой для нагрузки и питания.
- Системная частота — частота рабочей нагрузки, которая должна быть такой же, как у источника питания или линии, например.грамм. 50 Гц, 60 Гц.
- Сетевое или питающее напряжение — измеренное значение питающего напряжения, которое желательно уменьшить (уменьшить) или повысить (увеличить)
- Напряжение нагрузки — уровень напряжения, на которое рассчитано запитываемое оборудование.
- Электрическая конфигурация — треугольник или звезда.
- Нагрузка, кВА, ток нагрузки или мощность — требуется только одно из этих значений, которое обычно можно найти на паспортной табличке эксплуатируемого оборудования.
Пониженно-повышающие трансформаторы обычно состоят из последовательно-множественных обмоток, что означает, что в каждой из обмоток есть две одинаковые катушки, которые можно соединить последовательно или параллельно.Устройства с последовательно-множественными обмотками будут показывать свои номинальные характеристики в виде двух значений, разделенных косой чертой (например, первичная обмотка 120/240 В переменного тока, вторичная обмотка 12/24 В переменного тока).
После определения условий использования соответствующее устройство можно выбрать из таблицы выбора производителя, а также получить доступ к эталонной схеме подключения, чтобы определить конфигурацию и клеммные соединения для установки трансформатора.
Сводка
В этой статье представлено краткое описание повышающих трансформаторов, включая то, что они собой представляют, их применение, основные характеристики и процесс выбора.Для получения информации по другим темам обратитесь к нашим дополнительным руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, где вы можете найти потенциальные источники поставок для более чем 70 000 различных категорий продуктов и услуг.
Источники:
- https://www.larsonelectronics.com/
- https://www.micronpower.com/
- http://engineering.electrical-equipment.org/electrical-distribution/buck-boost-transformer.html
- https://cdn.automationdirect.com/static/specs/buckboosttransformerspecs.pdf
- https://www.federalpacific.com/
- https://www.hammondpowersolutions.com/
- https://jeffersonelectric.com/
