№5 дәріс. Өндіріс жағдайында тұрақты ток пен кернеуді өлшеу

Дәрістің мазмұны:

1.     Шунт пен қосымша кедергіні электр тізбегіне қосу сұлбалары және

оларды қолданғанда пайда болатын қателіктер.

2. Шунттар мен қосымша кедергілердің метрологиялық сипаттамалары.

Дәрістің мақсаты: шунттар мен қосымша кедергілердің жұмыс істеу принципін, пайда болатын қателіктерді және олардың метрологиялық сипаттамаларын білу және есте сақтау.

Экономикалық құндылықты арттыру үшін және энергетикалық объектілердің жұмысын оңтайлату үшін үлкен токтарды не жоғары кернеулерді өлшеу дәлдігі үлкен дәрежеде болу қажет. Қазіргі кезде бұл шамаларды өлшеу қателігі көбінесе 2,5% не одан артық болып келеді. Электроэнергияның сапасын арттыру үшін өлшеу құралдарының қателігі 0,5-1,0% аспау керек. Бұл жағдайды орындау үшін келесі себептерді еске алу керек: үлкен ток болғандықтан ток жүргізуші сымдарда үлкен болады; олардың электромагниттік әсері күшті; өлшеу құралдарын жоғары кернеулі тізбектерде жақсы оқшаулама (изоляция) жасау керек.

Үлкен тұрақты токтарды, мысалы 200-500 кА, өлшеу аллюминдерді электролиздеу құралғыларында қолданады. Жоғары тұрақты кернеуді (800...3000В) өлшеу жылжымалы электр көліктерінің қосалқы станцияларына қажет.

Үлкен токтарды не жоғары кернеулерді өлшеу өлшемдік кедергілердің (шунттар, қосымша кедергілер не кернеуді бөлгіштер) арқасында масштабтық түрлендіру әдістерімен шешіледі.

Үлкен токтарды өлшеу өлшенетін токтың өлшемдік кедергіден өткенде кернеудің түсу шамасын өлшеуге негізделген. Бұл жағдайда өлшемдік кедергілер манганиннен жасалған шунттар түрінде жұмыс істейді (5.1 сурет).

5.1 суретте көрсетілген: а) шунтпен токты өлшеу схемасы; б) шунттың электр схемасы.

Мұндай сұлбаны өлшейтін токтың тізбегіне Т₁ және Т₂ токтық қыспақ арқылы қосылады, ал кернеудің түсуі П₁ және П₂ потенциалдық қыспақтар арқылы өлшенеді.

5.1  Сурет – Шунтты қосу схемасы

Шунттың метрологиялық параметрлері:

1. Шунттың номинальдық тоғы – I_шн (1А....7.5кА).

2. Шунттан I_шн тоғы өткенде кернеудің номинальдық түсуі U_шн (50, 60, 75, 100 мВ).

3. Шунттың дәлдік класы

(0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5).

= (R_шд-R_шн )*100/ R_шн                                      (5.1)

мұнда R_шд – жасалып шыққаннан кейінгі шунттың кедергісі.

Шунттың кедергісі номинальдық мәндер арқылы табылады

R_шн=U_шн/I_шн.                                                       (5.2)

Өлшеуіш механизм ретінде магнитоэлектрлік аспап қолданылады, оның номинальдық токтары I_ан=1мА,...,100мА, ал ішкі кедергісі R_а. Сондықтан шунттың кедергісі мына формуламен табылады

мұнда n=I/I_ан – шунтталу коэффициенті. Сонда өлшенетін токтың шамасы

Егер токтың күші 7,5 кА асса оны өлшеу үшін шунттарды параллельдік қосу әдісі қолданады (5.2 сурет).

5.2 Сурет – Шунттарды паралельді қосу

5.3 Сурет – Кернеуді өлшеудің сұлбасы

Қосымша резисторлар мангазиннен жасалады және олардың формасы әртүрлі болады: өзек түрлі, таспа, қиықша, орауыш, шығыршық түрде.

Олар қорғауыш қорабқа орналасады.

Олар үшін келесі метрологиялық сипаттамалар бекітілген:

1. Номиналдық кернеу, U_RH, (300-3000)В.

2. Номиналдық ток, I_RH, (3...30мА).

3. Дәлдік классы, γ (0,1; 0.2; 0.5; 1.0; 1.5%).

Қосымша резистордың мәнін табу үшін мына формуланы қолданады

R_қ=R_a(m-1)

мұнда m=U /U_ан =U/I_анR_а – бөлу коэффициенті.

Қосымша резисторы бар және 220 В жоғары кернеуді өлшейтін вольтметрлердің қорабы қызыл түспен боялады, онан кейін оператордан алыс жерге орналастырады.

                            a)                                            б)

5.4 Сурет – Токты өлшегендегі әдістемелік қателіктер

5.4 а суретінде көрсетілген электр тізбегіндегі ток күшінің шын мәні Ом заңымен табылады

I=U/R.

Бұл тізбекке амперметрді қосқан токтың мәні өзгереді.

Бұл жағдай әдістемелік қателік пайда болуға әкеліп соғады:

а) абсолюттік – Δ_әқ=U/(R+R_a )-U/R=-(UR_a)/R(R+R_a);

ә) салыстырмалы – δ_әқ=Δ_эқ/(U/R)=-R_a/(R+R_a)=-1/ (1+R/R_a).

Мысал. R=10 Ом,

R_a=0.1 Ом.

δ_эқ=-[1/(1+100)]*100=-0.99=-1%.

Жалпы қарастырғанда былайша жасаймыз:

а) егер R/R_a>1 деп алсақ (5.10) арқасында рауалды (допустимая) қателікті табуға болады

_қр<|R_a/R|;

ә) рауалды қателік амперметрдің дәлдік класына қарағанда 10 есе аз болу керек:

δ_қр<0,1γ_а.

Мысал. Егер γ_а=1%; егер R=10 Ом, сонда R_a=δ_әқр*R=0,1*10^-2*10=0,01 Ом.

                            a)                                            б)

5.5 Сурет – Кернеуді өлшегендегі әдістемелік қателіктер

Вольтметрдің ішкі кедергісінен электр тізбегіндегі токтың шын мәні (I=V/R) – өзгереді

Сондықтан әдістемелік қателік пайда болады:

а) абсолюттік – Δ_әқ=U(R+R_в)/RR_в-U/R=U/R_в;

ә) салыстырмалы – δ_әқ=Δ_әқ*R/U=R/R_в.

R_в –үлкен болған сайын қателік азаяды.

Рауалды қателік вольтметрдің дәлдік класынан (γ_в) 10 есе аз болуы керек.

Мысал. γ_в=1%, δ_әқр=0,1%,

R=10кОм.

6 №6 – дәріс. Айнымалы токтарды және кернеулерді өлшеу

1.     Токтық трансформатoрдың (ТТ) жұмыс істеу принципі, қолданылуы және метрологиялық сипаттамалары.

2.     Кернеулік трансформатордың (КТ) жұмыс істеу принципі, қолданылуы және метрологиялық сипаттамалары.

3.     ТТ мен КТ-ны қолданғанда туатын өлшеу қателіктерін табу және есептеп шығару.

Дәрістің мақсаты: өлшеуіш трансформаторлардың (ТТ және КТ) жұмыс істеу принциптерін және олардың қолдану орынын білу; Оларды қолданғанда туатын қателіктерді есептей білу.

Кернеуі 600В асатын айнымалы токтың желілеріндегі токтың шамасын өлшеу үшін арнайы жасалған масштабтық түрлендіргіштер қолданады. Оның бірі токты өлшеуіш трансформаторлар.(ТТ) Кернеуі 3кВ асатын айнымалы токтың кернеуін өлшейтін түрлендіргішке арнайы жасалған кернеуді өлшеуіш трансформаторлар жатады (КТ).

Кернеу мен токты өлшеуіш трансформаторлардың күшті токты техникада энергияжабдықтауда қолданудың екі себебі бар. Біріншіден; оны жай есептеумеуде түсінуге болады. Мысалы, кернеуі 150 кВ электр желісін 500В арналған электрмагниттік аспаппен бақылау керек дейік. Егер бұл аспаптың өзінің номиналдық кернеуінде пайдаланатын тоғы 10мА болса және қосымша кедергінің пайдаланатын қуаты 1,5кВА болады екен. Бұл өлшеу тәсілінің пайдаланудағы құнсыздығынан басқа тағы бір жағдай ыңғайсыздық туғызады. Ол өлшеу кезінде пайда болатын жылулық. Егер өлшеуіш аспаптар тарату қалқанда тығыз орналасса бұл жылулық өсе-өсе  өртке айналып кетуі мүмкін. Сондықтан өлшеуіш трансформаторлар қолданылады. Олардың шығыны аз, КПД-сі 100 жетеді. Екінші себебі, өлшеуіш трансформатор өлшеуіш аспапты басқы электржелісінен гальваникалық дарақтайды, жұмысшы операторларға қауіпсіздік туғызады.

Токты өлшеуіш трансформатолар айнымалы токтың тарату құрылғыларында мына төменгі аспаптардың токтық тізбектерін жабдықтау үшін қолданылады: амперметрлерді, ваттметрлерді, фазаметрлерді және қуатты түрлендіргіштерді.

Токтық трансформатрлар (ТТ) электромагниттік электр аппараты болып саналады. Олар бірінші токты I₁ екінші токқа I₂ біркелкі (бір сызықпен) түрлендіру үшін қолданады. Оның екінші тоғы I₂ стандартты шамада 5А болады. 6.1 суретте ТТ-ның конструкциясы және оны қосу схемасы келтірілген.

ТТ-ның токты түрлендіру әрекеті номиналдық трансформациялау коэффициенті арқылы көрсетіледі

мұндағы: W₁ – бірінші орамадағы орамның саны (1,2,...п);