Вимірювання великих струмів

Лекція2

МЕТОДИ ВИМІРЮВАНЬ ВИСОКИХ НАПРУГ І ВЕЛИКИХ СТРУМІВ

Загальні положення, методи вимірювань

До високих і надвисоких відносять

– напруги до 10 МВ;

– струми до 1…2 МА.

Ці напруги і струми можуть бути постійними, змінними (зазвичай з частотою 50…60 Гц) і імпульсними з тривалістю імпульсів від долей мікросекунди до кількох десятків мілісекунд (грозові і комутаційні імпульси). Вимірювання великих постійних струмів до 200…500 кА широко використовується в пристроях електролізу алюмінію. Великі змінні струми – до 150…200 кА присутні в потужних дугових електропечах. Вже зараз в державі експлуатуються лінії електропередач з напругою 1,2…1,5 МВ, проектуються лінії передач і енергетичні пристрої на більш високі напруги. У високовольтних досліджувальних установках напруги сягають кількох мегавольт. Струми в термоядерних установках сотень кілоампер.

В ряді випадків вимірювання доводиться проводити при наднизьких і високих температурах, наприклад в кріотурбогенераторах або кріомодулях літаків та ракет, при дослідженні плазменних і термоядерних джерел енергії.

Економічні міркування і вимоги оптимізації режимів роботи енергетичних об’єктів держави висувають задачу підвищення точності вимірювань великих струмів і високих напруг, яка зараз характеризується похибками 0,5…2,5% і вище. Для підвищення якості електроенергії необхідно знизити похибки робочих засобів вимірювань до 0,2…0,5%, а взірцевих – до 0,02…0,1%. Виконання цих вимог затруднюється громіздськістю струмопроводів для великів струмів, сильними електромагнітними завадами, що наводяться цими струмами і необхідністю ізоляції засобів вимірювань від високовольтних кіл.

Основні методи вимірювань великих струмів і високих напруг в залежност і від алгоритмів перетворювань розділяються на методи масштабного перетворення, електромеханічні, електромагнітні, електрофізичні та електрооптичні [1].

Вимірювання струмів і напруг методом масштабного перетворення

До цього методу відносяться вимірювання струмів і напруг з використанням масштабних перетворювачів (мп) – мір опору (шунти, вимірювальні резистори), добавочних резисторів, активних і ємнісних дільників напруги.

Вимірювання великих струмів

Вимірювання великих струмів грунтується на вимірювання спаду напруги на мірі опору при проходженні через неї вимірюваного струму. В якості мір опору для вимірювання великих постійних струмів (впс) застосовуються низькоомні чотиризатискачеві резистори з манганіну. Під’єднання такої міри до кола вимірюваного струму здійснюється за допомогою струмових затискачів, а спадок напруги знімається з потенціальних затискачів. Основними характеристиками такої міри є номінальний струм I _{1 ном}, номінальна вихідна напруга U _{2 ном} і опір міри, що являє собою взаємний опір чотириполюсника і визначається як R _м= U ₂/ I ₁ при вихідному струмі I ₂=0. Якщо спадок напруги між потенціальними затискачами визначається компенсаційним методом, то вимірювальний струм знаходиться з виразу I ₁= U ₂/ R _м.

Найбільша допустима потужність вимірювальних резисторів з номінальними опорами 10^-4 і 10^-5 Ом як правило не первищує 100 Вт. Дійсне значення опору міри може бути виміряно з похибкою 0,002…0,005%. Але за рахунок температурної і часової нестабільності похибка вимірювання постійних великих струмів за допомогою таких мір на порядок вища, навіть при введенні поправок, що враховують залежність опору міри від температури. Для вимірювання ВПС застосовуються взаємозамінні калібровані шунти, номінальний спад напруги на яких нормується. Зазвичай спад напруги на каліброваних шунтах складає 60 або 75 мВ. Для роботи з самопишучими приладами в деяких випадках виготовляють шунти з номінальним спадком напруги 100, 150 або 300 мВ. Основними причинами зміни в часі електричного опору мір для вимірювання ВПС є нестібільність електричного опору манганіну, зміна перехідного опору в місці спаю резистивного елемента і наконечників, а також термо-ЕРС. Зміна опору манганіну, викликана механічними напругами при неправильному монтажі може бути в кілька разів більша за зміну опору від температури.

Через труднощі в створенні і повірці мір опору на ВПС в деяких випадках замість однієї міри на повний вимірюваний струм застосовують комбіновану міру опору, що складається з кількох паралельно включених мір опорів.

Поиск по сайту: