Μέτρηση υψηλών ρευμάτων και υψηλών τάσεων
Η μέτρηση συνεχών ρευμάτων έως 6000 I γίνεται συνήθως με τη χρήση εργαλείων μαγνητοηλεκτρικού συστήματος με παράκαμψη.
Οι διακλαδώσεις υψηλού ρεύματος γίνονται ογκώδεις, βαριές και ακριβές, για παράδειγμα μια διακλάδωση 75ShS 6000 A ζυγίζει 24 κιλά. Επιπλέον, η χρήση διακλαδώσεων για υψηλά ρεύματα δεν παρέχει επαρκή ακρίβεια και οι απώλειες ισχύος σε αυτές είναι μεγάλες, για παράδειγμα, στην προαναφερθείσα διακλάδωση σε ονομαστική τάση 75 mV, η απώλεια ισχύος είναι 6000 A x 0,075 V = 450 W. Επομένως, για τη μέτρηση μεγάλων σταθερών ρευμάτων χρησιμοποιούνται μετασχηματιστές σταθερού ρεύματος, οι οποίοι κατασκευάζονται για ονομαστικά πρωτεύοντα ρεύματα από 7,5 έως 70 kA με δευτερεύον ρεύμα 5 Α.
Ρύζι. 1. Διακλάδωση B6 — ονομαστικό ρεύμα 1A — 15kA — πτώση τάσης 100mV
Όπως και στα κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος, το πρωτεύον τύλιγμα συνδέεται με το κύκλωμα μετρούμενου ρεύματος (στο τμήμα του καλωδίου), ενώ οι δευτερεύουσες περιελίξεις συνδέονται σε μια ημιτονοειδή πηγή τάσης σε σειρά με το φορτίο. Σε αυτά προκαλείται ένα EMF, η τιμή του οποίου εξαρτάται από το πρωτεύον ρεύμα.Το δευτερεύον ρεύμα είναι ανάλογο με το πρωτεύον ρεύμα εάν η αντίσταση φορτίου είναι πολύ μικρότερη από την επαγωγική αντίσταση των περιελίξεων.
Το σχηματικό του μετασχηματιστή DC φαίνεται στο Σχ. 2.
Ένας μετασχηματιστής συνεχούς ρεύματος αποτελείται από δύο πανομοιότυπους κλειστούς πυρήνες, καθένας από τους οποίους έχει δύο περιελίξεις που τοποθετούνται το ένα πάνω στο άλλο. Οι πυρήνες είναι κατασκευασμένοι από περμαλοειδές.
Το μετρούμενο συνεχές ρεύμα ρέει μέσω των πρωτευόντων περιελίξεων που συνδέονται σε σειρά. Δύο δευτερεύουσες περιελίξεις συνδεδεμένες σε σειρά (ή παράλληλα) συνδέονται μέσω ενός ανορθωτή σε μια πηγή εναλλασσόμενου ρεύματος.
Οι δευτερεύουσες περιελίξεις συνδέονται έτσι ώστε κατά τον πρώτο μισό κύκλο εναλλασσόμενου ρεύματος i2 δευτερεύον n. σελ. Το i2w2 στον πρώτο πυρήνα έχει αντίθετη φορά σε σχέση με το πρωτεύον n. σελ. i1w21 και στον δεύτερο πυρήνα οι κατευθύνσεις του πρωτεύοντος και του δευτερεύοντος ν. v. αγώνες. Στο δεύτερο ημίχρονο, αντίθετα, στον πρώτο πυρήνα της ν κατεύθυνσης. v. συμπίπτουν, και στο δεύτερο θα έχουν αντίθετες κατευθύνσεις.
Ρύζι. 2. Σχηματική απεικόνιση μετασχηματιστή μέτρησης DC
Παρουσία σταθερού μετρούμενου ρεύματος στο πρωτεύον κύκλωμα του μετασχηματιστή ρεύματος, ένα εναλλασσόμενο ρεύμα με ορθογώνιο σχήμα της καμπύλης θα ρέει στο δευτερεύον κύκλωμα και ένα συνεχές ρεύμα θα ρέει στη διαγώνιο του ανορθωτή γέφυρας στον οποίο ο μηχανισμός μέτρησης είναι συνδεδεμένος. Η μεταβολή του μεγέθους του μετρούμενου ρεύματος θα οδηγήσει σε αλλαγή του πρωτεύοντος Ν. με F =i1wl.
Μετρώντας το δευτερεύον ρεύμα και πολλαπλασιάζοντας το με το πραγματικό Ναι κάθε συντελεστής μετασχηματισμού, παίρνουμε την πραγματική τιμή του πρωτεύοντος ρεύματος.
Ρύζι. 3. Χαρακτηριστικά του μετασχηματιστή ρεύματος: α — καμπύλη μαγνήτισης. β — καμπύλη ρεύματος στο δευτερεύον κύκλωμα. γ — καμπύλη ρεύματος στο γλυκόμετρο.
Η μέτρηση μεγάλων εναλλασσόμενων ρευμάτων, κατά κανόνα, πραγματοποιείται με αμπερόμετρα ηλεκτρομαγνητικών, σιδηροδυναμικών, ηλεκτροδυναμικών συστημάτων, τα οποία ενεργοποιούνται από μετασχηματιστές ρεύματος μέτρησης, οι οποίοι παράγονται για ονομαστικά πρωτεύοντα ρεύματα έως 25 kA.
Σε ορισμένες περιπτώσεις, η συμπερίληψη αμπερόμετρων απευθείας στο τμήμα των καλωδίων ή των ζυγών (χωρίς μετασχηματιστές ρεύματος) σε τάσεις κυκλώματος πάνω από 500 V θα πρέπει να γίνεται με τέτοιο τρόπο ώστε να διασφαλίζεται η ασφάλεια του σέρβις και η ευκολία της τήρησης των ενδείξεων του η συσκευή .Τα αμπερόμετρα σε τέτοιες περιπτώσεις συχνά απομονώνονται από το έδαφος τοποθετώντας τα σε μονωτήρες.
Στα κυκλώματα υψηλής τάσης, ανεξάρτητα από το είδος του ρεύματος και της συχνότητας, πρέπει να επιδιώκουμε να συμπεριλάβουμε ένα αμπερόμετρο σε ένα τμήμα του κυκλώματος σε δυναμικό ίσο ή κοντά στο δυναμικό γείωσης, γιατί διαφορετικά υπάρχει κίνδυνος για τον πειραματιστή και από το προσωπικό συντήρησης, ενδέχεται να προκύψουν πρόσθετα σφάλματα από το ηλεκτρικό πεδίο και δυσμενείς συνθήκες για τη λειτουργία της μόνωσης της συσκευής, οι οποίες στην περίπτωση αυτή πρέπει να συνάδουν με την τάση λειτουργίας του μετρούμενου κυκλώματος.
Σε κυκλώματα DC υψηλής τάσης, η τάση μπορεί να μετρηθεί:
1) βολτόμετρα του μαγνητοηλεκτρικού συστήματος, τα οποία κατασκευάζονται για ονομαστική τάση έως 6 kV,
2) βολτόμετρα του ηλεκτροστατικού συστήματος, τα οποία παράγονται για ονομαστική τάση έως 100 kV,
3) με χρήση μετασχηματιστών μέτρησης τάσης DC.
Στο σχ. Το σχήμα 4 είναι ένα διάγραμμα ενός μετασχηματιστή μέτρησης τάσης DC. Οι πρωτεύουσες περιελίξεις του μετασχηματιστή που συνδέονται σε σειρά με την πρόσθετη αντίσταση συνδέονται με τη μετρούμενη τάση.Οι δευτερεύουσες περιελίξεις που συνδέονται παράλληλα συνδέονται μέσω ενός ανορθωτή σε μια παροχή AC. Ένας μηχανισμός μέτρησης περιλαμβάνεται στη διαγώνιο του κυκλώματος ανορθωτή.
Ρύζι. 4. Σχηματικό μετασχηματιστή μέτρησης τάσης DC
Ρύζι. 5. Ηλεκτροστατικό κιλοβολτόμετρο
Σε κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος υψηλής τάσης, η μέτρηση της τάσης γίνεται συνήθως με βολτόμετρα ονομαστικής τάσης 100 V συνδεδεμένα μέσω μετασχηματιστών μέτρησης τάσης. Σε αυτήν την περίπτωση, αφενός, εξαφανίζονται οι δυσκολίες κατασκευής συσκευών απευθείας υψηλής τάσης, αφετέρου, εξαλείφεται ο κίνδυνος για το προσωπικό σέρβις όταν εργάζεται με συσκευές μέτρησης που συνδέονται απευθείας σε καλώδια υψηλής τάσης.
Στην τεχνολογία υψηλής τάσης, ειδικά ηλεκτροστατικά βολτόμετρα, μπουζί και ηλεκτρονικοί παλμογράφοι χρησιμοποιούνται συχνά για τη μέτρηση της υψηλής τάσης. Οι δύο τελευταίες από αυτές τις συσκευές χρησιμοποιούνται κυρίως για τη μέτρηση των παλμών τάσης.