Politechnika Opolska

LABORATORIUM

Przedmiot:	Metrologia

Kierunek studiów:	Elektrotechnika	Rok studiów:	II
Semestr:	III	Rok akademicki:	2011/2012

Temat:
Przekładniki prądowe i napięciowe

Projekt wykonali:
Nazwisko:
1.
3.

Ocena za projekt:	Data:	Uwagi:

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest poznanie budowy przekładników prądowych i napięciowych , wyznaczenie niektórych ich parametrów, oraz zapoznanie się z układami przekładników stosowanych w układach pomiaru prądu, napięć i mocy, a także stosowanych w zabezpieczeniach elektroenergetycznych.

1. Wstęp teoretyczny:

a) Przekładnikiem prądowym prądu zmiennego nazywa się transformator przeznaczony do zasilania obwodów prądowych elektrycznych przyrządów pomiarowych oraz przekaźników. Przekaźnik prądowy ma dwa uzwojenia, pierwotne i wtórne, nawinięte na wspólnym rdzeniu. Uzwojenie pierwotne włącza się szeregowo do kontrolowanego obwodu prądowego, a uzwojenie wtórne służy do zasilania obwodów prądowych przyrządów pomiarowych i przekaźników.

Przekładniki prądowe spełniają następujące zadania w układach pomiarowych :

• umożliwiają pomiary dużych prądów za pomocą mierników o niewielkim zakresie, bowiem prąd wtórny przekładnika może być wielokrotnie mniejszy od prądu wtórnego.

• oddzielają galwanicznie przyrządy pomiarowe od obwodu kontrolowanego

• umożliwiają umieszczenie przyrządów pomiarowych w dużej odległości od obwodu kontrolowanego, co zabezpiecza przyrządy przed działaniem pól magnetycznych kontrolowanego obwodu, zwiększa bezpieczeństwo obsługi.

$$I_{1} = \ I_{2}*\frac{N_{2}}{N_{1}}$$

b) Przekładnikiem napięciowym nazywamy transformator pracujący w warunkach zbliżonych do stanu jałowego transformatora. Przekładnik napięciowy posiada dwa uzwojenia pierwotne przyłączone równolegle do układu kontrolowanego oraz uzwojenie wtórne, do którego zacisków przyłączone są odbiorniki o bardzo dużych impedancjach jak woltomierze, cewki napięciowe woltomierzy, liczników i przekaźników.

W układach pomiarowych przekładniki spełniają następujące zadania:

• oddzielają galwaniczne przyrządy od obwodu kontrolowanego,

• umożliwiają umieszczenie przyrządów w dużej odległości od obwodu kontrolowanego, co zabezpiecza przyrządy od wpływów pól magnetycznych tegoż obwodu.

• umożliwiają pomiary za pomocą mierników o niewielkim zakresie,

Napięcie U₁ na jakie została zbudowana strona pierwotna nazywa się napięciem pierwotnym przekładnika zaś napięcie U₂ otrzymane po stronie wtórnej nazywa się napięciem wtórnym przekładnika.

Stosunek napięci pierwotnego U₁ do napięcia wtórnego U₂ nazywa się przekładnią przekładnika napięciowego.

$U_{1} = \ U_{2}*\frac{N_{2}}{N_{1}}$

1. Przekładnik prądowy:

1. Schemat pomiarowy (układ gwiazdowy trzech przekładników):

1. Tabela pomiarowa:

Lp	Obciążenie	I1	I2	I3	I4	I5	I6	I7	I8
		[A]	[A]	[A]	[A]	[A]	[A]	[A]	[A]
1.	Symetryczne, wyłącznik zamknięty	1,4	1,4	1,4	3,5	3,5	3,5	0	0
2.	Symetryczne, wyłącznik otwarty	1,4	1,4	1,4	3,5	3,5	3,5	0	0
3.	Niesymetryczne, wyłącznik zamknięty	1,3	1,84	1,4	3,25	4,5	3,45	1,2	0,46
4.	Niesymetryczne, wyłącznik otwarty	1,4	1,65	1,44	1,4	4,1	3,5	0	0
5.	Symetryczne, wyłącznik zamknięty, zmiana biegunowości k i l	1,4	1,4	1,4	3,4	3,5	3,46	6,9	0

3.2 Obliczenia:

1. Symetryczny, wyłącznik zamknięty:

W obwodzie symetrycznym suma prądów wpływających musi być równa na wyjściu. W związku iż jest to obwód 3-fazowy mamy do czynienia z przesunięciem 120 stopni miedzy fazami.

I₁ +  I₂ +  I₃ = I₈

Np.:

1,4 e^jxo+ 1,4 e^jyo+ 1,4 e^jzo=0 

Taki sam przypadek dostrzegamy dla mierników w obwodzie wtórnym przekładnika.

I₄ +  I₅ +  I₆ = I₇

3,5 e^jxo+ 3,5 e^jyo+ 3,5 e^jzo=0 

Np.: Współczynnik przekładni dla przekładnika w fazie c wynosi.

$$\frac{I_{6}}{I_{3}} = \frac{3,5}{1,4} = 2,5$$

1. Symetryczny, wyłącznik otwarty:

W obwodzie symetrycznym suma prądów wpływających musi być równa na wyjściu. W związku iż jest to obwód 3-fazowy mamy do czynienia z przesunięciem 120 stopni miedzy fazami.

I₁ +  I₂ +  I₃ = I₈

Np.:

1,4 e^jxo+ 1,4 e^jyo+ 1,4 e^jzo=0 

Taki sam przypadek dostrzegamy dla mierników w obwodzie wtórnym przekładnika.

I₄ +  I₅ +  I₆ = I₇

3,5 e^jxo+ 3,5 e^jyo+ 3,5 e^jzo=0 

Np.: Współczynnik przekładni dla przekładnika w fazie c wynosi.

$$\frac{I_{6}}{I_{3}} = \frac{3,5}{1,4} = 2,5$$

1. Niesymetryczny, wyłącznik zamknięty:

W obwodzie niesymetrycznym suma prądów wypływających nie jest równa zeru. W związku iż jest to obwód 3-fazowy mamy do czynienia z przesunięciem o 120 stopni między fazami.

I₁ +  I₂ +  I₃ = I₈

1,4 e^jxo+ 1,84 e^jyo+ 1,4 e^jzo=0,44 e^jvo 

Taki sam przypadek dostrzegamy dla mierników w obwodzie wtórnym przekładnika.

I₄ +  I₅ +  I₆ = I₇

3,25 e^jxo+ 4,5e^jyo+ 3,45 e^jzo=1, 45e^jvo 

Np.: Współczynnik przekładni dla przekładnika w fazie c wynosi.

$$\frac{I_{6}}{I_{3}} = \frac{3,45}{1,4} = 2,46$$

W fazie B natomiast już jest inny.

1. Niesymetryczny, wyłącznik otwarty:

W obwodzie niesymetrycznym suma prądów wypływających nie jest równa zeru. W związku iż jest to obwód 3-fazowy mamy do czynienia z przesunięciem o 120 stopni między fazami.

I₁ +  I₂ +  I₃ = I₈

1,4 e^jxo+ 1,65e^jyo+ 1,47 e^jzo=0, 32 e^jzo

Taki sam przypadek dostrzegamy dla mierników w obwodzie wtórnym przekładnika.

I₄ +  I₅ +  I₆ = I₇

1, 4 e^jxo+ 4, 1 e^jyo+ 3,5 e^jzo=2,7 e^jzo

Np.: Współczynnik przekładni dla przekładnika w fazie c wynosi.

$$\frac{I_{6}}{I_{3}} = \frac{3,5}{1,47} = 2,38$$

1. Symetryczne, wyłącznik zamknięty, zmiana biegunowości k i l:

W obwodzie symetrycznym suma prądów wypływających jest równa zeru. W związku iż jest to obwód 3-fazowy mamy do czynienia z przesunięciem o 120 stopni między fazami.

I₁ +  I₂ +  I₃ = I₈

1,4 e^jxo+ 1,4e^jyo+ 1,4 e^jzo=0

Inny przypadek dostrzegamy dla mierników w obwodzie wtórnym przekładnika.

I₄ +  I₅ +  I₆ = I₇

3,4 e^jxo+ 3,5 e^jyo+ 3,46 e^jzo=0, 14e^jvo 

Np.: Współczynnik przekładni dla przekładnika w fazie c wynosi.

$$\frac{I_{6}}{I_{3}} = \frac{3,46}{1,4} = 2,47$$

1. Przekładniki napięciowe:

4.1 Układ V:

1. Schemat pomiarowy (układ V):

Dane znamionowe przekładni:

Przekładnia 220 na 100V

Przekładnia 380 na 100V

4.1.1Tabela pomiarowa:

Lp.	Układ pracy	U1	U2	U3	Uwagi
		[V]	[V]	[V]
1.	Praca prawidłowa	98	98	98	Takie same napięcia
2.	Przerwa w fazie A	34	98	66	Zmiana wartości w fazie A i C
3.	Zmiana biegunowości przekładnika n-m	98	98	170	Zmiana wartości w fazie C

Układ V stosowany w sieci trójfazowej wymaga tylko dwóch przekładni­ków napięciowych dzięki czemu jest układem bardzo rozpowszechnionym. Układ gwiazdowy jest stosowany wtedy gdy dokonujemy pomiaru napięć fazowych.

1. Praca prawidłowa:

Wiedząc, że napięcie fazowe wynosi 230 V możemy policzyć przekładnie owego przekładnika.

Teoretyczna:

$$\frac{230}{100} = 2,3$$

Rzeczywista ( otrzymana):

$$\frac{230}{98} = 2,35$$

1. Przerwa w fazie A:

Postępując jak wyżej możemy policzyć przekładnie owych przekładników. W tym jednak przypadku przerwa w fazie A znacznie obniżyła wartości wskazywane z woltomierza pierwszego i trzeciego.

1. Zmiana biegunowości:

W tym przypadku zmiana biegunowości znacznie wzmocniła sygnał wskazywany przez woltomierz trzeci. Jak widać złe podłączenie biegunowości nie jest dobre zarówno dla nas jak i przyrządów.

4.2 Układ pełnej gwiazdy:

1. Schemat pomiarowy(układ gwiazdowy):

Dane znamionowe przekładni:

Przekładnia 220 na 100V

Przekładnia 380 na 100V

1. Tabela pomiarowa:

Lp.	Układ pracy	U1	U2	U3	Uwagi
		[V]	[V]	[V]
1.	Praca prawidłowa	165	165	165	Takie same napięcia
2.	Przerwa w fazie A	100	165	80	Zmiana wartości w fazie A i C
3.	Zmiana biegunowości przekładnika n - m	95	165	95	Zmiana wartości w fazie A i C

4.2.2 Obliczenia:

1. Praca prawidłowa:

Wiedząc, że napięcie fazowe wynosi 230 V możemy policzyć przekładnie owego przekładnika.

Teoretyczna:

$$\frac{230}{100} = 2,3$$

Rzeczywista ( otrzymana):

$$\frac{230}{100} = 2,3$$

Przekładnia ta została wyliczona dla przerwy w fazie A

Dla układu pracy normalnej wynosi ona.

$$\ \frac{230}{165} = 1,39$$

1. Przerwa w fazie A:

Dla przerwy w fazie A widać nieprawidłowe wskazy miernika na przekładniku pierwszym. W pozostałych przekładnikach wartość pozostaje niezmienna.

1. Zmiana biegunowości n-m:

W przypadku zmiany biegunowości widać że napięcie U2 jest równe 165 V natomiast pozostałe spadają poniżej tej wartości. Jak widać jest to układ w którym zamiana zacisków nie wpływa na wzrost napięć wskazywanych.

3.Wnioski.

Celem owego ćwiczenia było przebadanie kilku konfiguracji przekładników napięciowych jak i prądowych.

W pierwszej części ćwiczenia przebadaliśmy jedną konfiguracje przekładnika prądowego. Jak widać dla różnych stanów pracy otrzymaliśmy różne pomiary. Tak więc w celu uzyskania pożądanych pomiarów należy bezwzględnie dobrze połączyć układ badany. Z uzyskanych pomiarów widać także, że ważne jest aby nie pomylić się podczas podłączania zacisków przekładników, ponieważ złe podłączenie przekładnika może zwiększać wartość prądu (przeciwnie do prawidłowego działania).

W drugiej części przeprowadziliśmy badania przekładników napięciowych. Jak widać także w tym przypadku uszkodzenia obwodów wpływają na wyniki pomiarów. Także w tym przypadku widać, że pomylenie zacisków przekładnika może źle skutkować. Objawia się to przede wszystkich wskazaniem dużo większej wartości napięcia.

Dokładne omówienie wszystkich przykładów zostało przedstawione pod każdej z tabel pomiarowych.