5 Přesnost a korekční křivka měřícího transformátoru proudu 5.1 Zadání a) Změřte hodnoty sekundárního proudu při zvyšujícím se vstupním proudu pro tři různé transformátory. b) U všech naměřených proudů dopočítejte absolutní a relativní chybu proudu způsobenou měřícím přístrojem. c) Z naměřených hodnot sestrojte pro dělící poměr A graf závislosti výstupního proudu I 2 na proudu vstupním I 1 (převodní charakteristiku), dále pak graf závislosti hodnoty korekce na vstupním proudu I (korekční křivku) 1 a graf relativní (procentní) chyby na velikosti vstupního proudu I 1. 5.2 Schéma zapojení 5.3 Obecná část Korekční křivka nám bude vyjadřovat odchýlení transformátoru od nominálního převodu. Hodnotu korekce získáme odečtením hodnoty naměřené od hodnoty konvenčně správné: k = I S - I 2N [V] [5.1] kde I S je hodnota konvenčně správná a I N je hodnota naměřená. kde p je převod transformátoru. k δ = I S 1 I S = I p *100[%] [5.2] [5.3] Hodnota relativní nebo procentní chyby nám vyjadřuje, jak velký podíl z konvenčně správné hodnoty tvoří korekce v daném bodě. Při tomto měření zjistíme, jestli proudový transformátor, který má udávaný převod při určitém proudu (5A, 15A ), může takovýto převod proudu zajistit i pro proudy menší hodnoty (50 ma, 100 ma ). POZOR!!! Při měření na měřícím transformátoru proudu (MTP) musíme dát pozor na přetížení magnetického obvodu! Z důvodu ochrany magnetického obvodu MTP zařízení obsahuje tzv. zkratovací kontakt. Pokud je potřeba rozpojit obvod sekundáru (např.kvůli výměně sekundárního ampérmetru) během měření, tzv. bez odpojení primárního napájení, musíme zkratovacím kontaktem zkratovat svorky sekundárního vinutí, veškerý sekundární proud pak prochází přes tento kontakt a na výstupních svorkách - 1 -
není prakticky žádné napětí transformátor je minimálně zatížen. Pokud bychom rozpojili sekundární obvod aniž bychom zkratovali sekundární svorky, všechen proud, který by za normálních okolností procházel sekundárním obvodem se změní v proud magnetizační, potažmo magnetický tok, což bude mít za následek střídavý magnetický tok obrovských hodnot (velké střídavé přesycování magnetického obvodu), indukované napětí na svorkách sekundárního obvodu bude dosahovat velkých hodnot, špičky tohoto napětí mohou prorazit izolaci magnetického obvodu. Navíc zvětšením indukce dojde ke zvětšení ztrát v železe, což způsobí nadměrné oteplení s nepříznivými důsledky pro izolaci. Kromě toho může vlivem přesycení vzniknout remanentní magnetismus, který může mít vliv na přesnost MTP. Zkratování výstupních svorek vychází z teorie zdrojů MTP se totiž chová jako zdroj proudu, který je nejméně zatížen, pokud má svorky zkratované a čím větší odpor se objeví na jeho výstupních svorkách, tím se více zatěžuje, protože musí vytvořit napětí na daném odporu takové velikosti, aby protlačil jmenovitý proud, čili musí vynaložit větší výkon. Něco o konstrukci: Primární vinutí je tvořeno jedním nebo několika závity velkého průřezu, zapojujeme ho sériově do měřeného obvodu. Sekundární vinutí má velký počet závitů a připojujeme na něj přístroje s malým odporem (ampérmetry, proudové cívky wattmetrů a elektroměrů...). Pracují prakticky v chodu nakrátko. Přesnost měřícího transformátoru bude vyšší, bude-li menší magnetizační proud. K tomu je třeba: a) pracovat pokud možno s plným zatížením MTP, neboť potom je magnetizační proud relativně malý b) volit malou magnetickou indukci v magnetickém obvodu MTP. Obvykle se volí B<0,1T, pak je charakteristika závislosti I 2 =f(i 1 ) téměř lineární ve velkém rozsahu primárních proudů. c) magnetický obvod vytvořit bez vzduchových mezer d) použít magnetický materiál o vysoké permeabilitě a malých ztrátách v železe. 5.4 Tabulky naměřených a vypočtených hodnot Měření A Dělící poměr p :... Přesnost transformátoru δ MTP:... I 1 [ma] I 2A [ma] AA [ma] δ AA [%] I 2SA [ma] I2A [ma] k [ma] δ I2A [%] 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 I 1 proud procházející primárním obvod em - 2 -
I 2A proud procházející sekundárním obvodem při měření A I 2SA správná hodnota výstupního proudu I 2SA = I 1 /p AA absolutní chyba naměřené hodnoty vlivem chyby ampérmetru (přesnost ampérmetru je v kapitole Popis měřících přístrojů a zařízení) δ AA relativní chyba naměřené hodnoty vlivem chyby ampérmetru I2A absolutní chyba MTP I2A =I 2A -I 2SA [ma] δ I2A relativní chyba MTP δ I2A = 100* I2A / I 2SA k korekce k=- I2A Měření B Dělící poměr p:... Přesnost transformátoru δ MTP:... I 1 I 1 [ma] I 2B [ma] AB [ma] δ AB [%] I 2SB [ma] I2B [ma] k [ma] δ I2B [%] 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 proud procházející primárním obvodem I 2B proud procházející sekundárním obvodem při měření A I 2SB správná hodnota výstupního proudu I 2SB = I 1 /p AB absolutní chyba naměřené hodnoty vlivem chyby ampérmetru (přesnost ampérmetru je v kapitole Popis měřících přístrojů a zařízení) δ AB relativní chyba naměřené hodnoty vlivem chyby ampérmetru I2B absolutní chyba MTP I2A =I 2A -I 2SA [ma] δ I2B relativní chyba MTP δ I2A = 100* I2A / I 2SA k korekce k=- I2B Měření C Dělící poměr p:... Přesnost transformátoru δ MTP:... - 3 -
I 1 [ma] I 2C [ma] AC [ma] δ AC [%] I 2SC [ma] I2C [ma] k [ma] δ I2C [%] 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 I 1 proud procházející primárním obvodem I2A absolutní chyba MTP I2A =I 2A -I 2SA [ma] I 2A proud procházející sekundárním obvodem při měření A k korekce k=- I2C I 2SC správná hodnota výstupního proudu I 2SC = I 1 /p AA absolutní chyba naměřené hodnoty vlivem chyby ampérmetru (přesnost ampérmetru je v kapitole Popis měřících přístrojů a zařízení) δ AA relativní chyba naměřené hodnoty vlivem chyby ampérmetru δ I2A relativní chyba MTP δ I2A = 100* I2A / I 2SA 5.5 Postup měření a) podle schématu zapojíme MTP pro převod A převod nastavujeme změnou zapojení primární cívky. b) primární proud nastavujeme podle hodnot z tabulky, současně odečítáme hodnotu sekundárního proudu. c) v manuálu (dig.mp) nebo na stupnici (analog.mp) najdeme informace o přesnosti měřícího přístroje a podle této přesnosti vypočítáme chybu naměřeného proudu d) dále spočítáme absolutní a relativní chybu MTP (z hodnot I 2S a I 2 ) a z absolutní chyby spočítáme korekci k (absolutní chyba s opačným znaménkem). e) sestrojíme grafické závislosti I 2A =f(i 1 ), k=f(i 1 ) a δ 2A = f(i 1 ) f) provedeme zhodnocení měření na všech třech převodech 5.6 Grafy (pouze pro měření A) - 4 -
5.6.1 Graf závislosti výstupního proudu I 2 na vstupním proudu I 1 (převodní charakteristika) I2 [ma] 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 I1 [ma] 5.6.2 Graf závislosti korekce výstupního proudu k na vstupním proudu I 1 (korekční křivka) k [ma] 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 I [ma] - 5 -
δ [%] 0 -δ [%] I [ma] 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 5.6 Otázky k tématu a) Jaký typ magnetických materiálů se používá pro výrobu magnetického obvodu transformátoru? Zdůvodněte.... b) Na připraveném obrázku 5.1 propojte jednotlivé přístroje připojeného na střídavý zdroj napětí a jednofázovou zátěž tak, aby měřicí transformátor proudu sloužil pro snížení proudu, který přivádíme do proudové cívky wattmetru. Uveďte vzorec pro přepočet naměřeného výkonu na výkon skutečný. Takovéto zapojení se používá tehdy, chceme-li měřit výkon a nemáme wattmetr s dostatečným proudovým rozsahem. Rozsah zvětšíme pomocí MTP. Obr. 5.1: Propojte zdroj napětí, zátěž, MTP a měřicí přístroje tak, aby MTP upravoval velikost proudu do proudové cívky wattmetru - 6 -
5.7 Zhodnocení a závěr měření Datum vypracování: Připomínky k protokolu: Podpis studenta: Hodnocení - LABORATOŘ: CELKOVÉ HODNOCENÍ: - 7 -