ĆWICZENIE NR 6 BADANIE PRZEKŁADNIKA PRĄDOWEGO. (opracował Eligiusz Pawłowski)

Transkrypt

1 ĆWICZENIE NR 6 BADANIE PRZEKŁADNIKA PRĄDOWEGO (oracował Eligiusz Pawłowski) 1. Cel i zakres ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zaoznanie studentów z budową, zasadą działania oraz sosobem badania rzekładnika rądowego według normy PN-EN [1, 2, 3]. Zakres ćwiczenia obejmuje: badanie wływu obciąŝenia rzekładnika na jego racę, wyznaczanie charakterystyki magnesowania, srawdzanie orawności oznaczeń oraz wyznaczanie wsółczynnika bezieczeństwa rzyrządu (FS). 2. Wrowadzenie teoretyczne 2.1. Budowa i zasada działania rzekładnika rądowego Przekładnik jest to rzetwornik omiarowy rzeznaczony do zasilania rzyrządów omiarowych, mierników, rzekaźników i innych odobnych aaratów [1]. W raktyce wykorzystywane są rzekładniki rądowe i naięciowe. Przekładnik rądowy jest odowiednio zarojektowanym i skonstruowanym transformatorem omiarowym, w którym rąd wtórny, w normalnych warunkach racy, jest raktycznie roorcjonalny do rądu ierwotnego, a jego faza róŝni się od fazy rądu ierwotnego o kąt, który jest bliski zeru w rzyadku odowiedniego ołączenia zacisków. W rzekładniku naięciowym analogiczne zaleŝności zachodzą dla naięcia ierwotnego i wtórnego. Podstawowym zastosowaniem rzekładników rądowych jest omiar rądów o duŝych wartościach, które nie mogą być zmierzone orzez bezośrednie włączenie mierników ze względu na rzekroczenie ich zakresów omiarowych. Drugą istotną zaletą stosowania rzekładników rądowych jest odizolowanie galwaniczne rzyrządów omiarowych od obwodu mierzonego znajdującego się od wysokim naięciem. Budowę i zasadę działania rzekładnika rądowego rzedstawiono na rys.1. Rys.1. Budowa i zasada działania rzekładnika rądowego NaleŜy zwrócić uwagę, Ŝe na rys.1. odano odwójne oznaczenia: wrowadzone rzez normę [8] i zgodne z obowiązującymi obecnie normami [1, 2, 3] oraz (w nawiasach) według wycofanej juŝ ze stosowania normy [7] oraz norm wcześniejszych [5, 6]. Znajomość oznaczeń według norm wcześniejszych jest wskazane, gdyŝ rzekładniki rądowe są rzyrządami rostymi w konstrukcji i bardzo trwałymi, w związku z tym w raktyce moŝna się jeszcze sotkać z wieloma orawnie działającymi egzemlarzami rzekładników oznaczonymi zgodnie z wcześniejszymi normami. Przedstawiony na rys.1. rzekładnik rądowy osiada dwa uzwojenia: ierwotne osiadające N zwojów oraz wtórne osiadające N s zwojów (w raktyce sotyka się równieŝ Ćw. 6. Badanie rzekładnika rądowego, ver.1.1 strona 1 z 23

2 secjalne konstrukcje rzekładników rądowych z większą liczbą uzwojeń). Uzwojenia nawinięte są na wsólnym rdzeniu ferromagnetycznym, najczęściej toroidalnym, zwiniętym z jednego aska blachy transformatorowej. Zaciski uzwojenia ierwotnego oznaczane są P1 (K) i P2 (L), a uzwojenia wtórnego odowiednio S1 (k) i S2 (l). Przez uzwojenie ierwotne P1P2 rzeływa rąd I (I 1 ), który jest transformowany na stronę wtórną rzekładnika. W uzwojeniu wtórnym S1S2 łynie rąd I s (I 2 ), który zasila obwody rądowe rzyrządów omiarowych, mierników, rzekaźników lub odobnych aaratów dołączonych do tego uzwojenia. Zewnętrzny obwód zasilany rzez uzwojenie wtórne rzekładnika nazywamy obwodem wtórnym. Uzwojenia rzekładnika są od siebie starannie odizolowane, co zabeziecza rzed rzebiciem wysokiego naięcia ze strony ierwotnej do obwodu wtórnego. Dzięki temu rzekładniki rądowe umoŝliwiają bezieczny omiar rądów w rzewodach znajdujących się od wysokim naięciem, nawet rzędu setek kilowoltów, a takŝe chronią rzed skutkami ojawienia się jeszcze wyŝszych naięć udarowych w wyniku wystęowania wyładowań atmosferycznych. Przekładnik rądowy jest transformatorem o wymuszonym rądzie ierwotnym i racującym w reŝimie zbliŝonym do zwarcia strony wtórnej. Zasada działania rzekładnika rądowego oiera się na fakcie, Ŝe suma wszystkich rzeływów w obwodzie magnetycznym (rzeływ jest to iloczyn rądu łynącego rzez uzwojenie i liczby zwojów tego uzwojenia) jest równa zeru. PoniewaŜ obwód wtórny rzekładnika rądowego jest zwarty rzez małą imedancję (n. rzez ameromierz), łynie w nim rąd, który rawie całkowicie komensuje rzeływ ierwotny: I N I N, (1) rzy czym I i I s są wartościami skutecznymi rądów: ierwotnego i wtórnego. Z zaleŝności tej moŝna obliczyć wartość rądu ierwotnego I na odstawie omiaru rądu wtórnego I s oraz liczby zwojów N i N s tych uzwojeń: s N s s I Is. (2) N Stosunek liczby zwojów N s /N =K zw nosi nazwę rzekładni zwojowej lub nieskorygowanej. Przekładnia zwojowa K zw ma wartość zbliŝoną do rzekładni rądowej rzeczywistej K i, równej stosunkowi wartości skutecznej rądów, łynących rzeczywiście rzez rzekładnik: I K i =. (3) Is Przekładnia rzeczywista K i jest zmienna, gdyŝ stosunek wartości rądów I /I s zaleŝy od róŝnych czynników, m.in. od obciąŝenia rzekładnika i wartości rądu ierwotnego. W eksloatacji rzekładnika korzysta się więc z rzekładni znamionowej K n, równej stosunkowi rądów znamionowych: I n K n =. (4) Isn Wartości znamionowe rądu ierwotnego I n i wtórnego I sn są to takie wartości tych rądów, do których odniesiona jest raca rzekładnika, w szczególności dla tych rądów określa się douszczalne wartości błędów rzekładnika. W raktyce, o zmierzeniu wartości rądu wtórnego I s, wartość natęŝenia rądu ierwotnego I oblicza się ze wzoru: Ćw. 6. Badanie rzekładnika rądowego, ver.1.1 strona 2 z 23

3 I = K I. (5) n s 2.2. Schemat zastęczy i wykres wskazowy rzekładnika rądowego W niektórych rzekładnikach rzyjmuje się rzekładnię znamionową równą zwojowej: I N = K, (6) n s K n = = Isn N co jest równoznaczne z załoŝeniem, Ŝe rzeływy znamionowe: ierwotny i wtórny są sobie dokładnie równe, tzn. Ŝe: n sn s zw I N = I N. (7) Przekładniki takie wykazują błędy rądowe ujemne, gdyŝ rzeływ wtórny I s N s jest w rzeczywistości zawsze mniejszy od rzeływu ierwotnego I N o wartość rzeływu jałowego, koniecznego do wytworzenia strumienia magnetycznego w rdzeniu. MoŜna to wygodnie rzedstawić na schemacie zastęczym rzekładnika (rys.2), na którym arametry strony wtórnej (z rimem ) srowadzono do strony ierwotnej uwzględniając rzekładnię zwojową. Jest to schemat zastęczy tyu T. Prąd wtórny I s jest równy rądowi ierwotnemu I omniejszonemu o rąd jałowy I 0, który dzieli się na rąd magnesujący I µ i rąd I Fe rerezentujący straty w rdzeniu ferromagnetycznym rzekładnika. Prąd magnesujący I µ wytwarza w rdzeniu ferromagnetycznym rzekładnika zmienny w czasie strumień magnetyczny Φ, który indukuje w uzwojeniach siłę elektromotoryczną E. Siła elektromotoryczna E s indukowana w uzwojeniu wtórnym wymusza rąd wtórny I s rzeływający rzez imedancję Z obc obciąŝającą rzekładnik. NaleŜy zwrócić uwagę, Ŝe rzekładnik rądowy działa orawnie tylko dla rądów rzemiennych! Prąd stały łynący w uzwojeniu ierwotnym rzekładnika wytworzy w rdzeniu ferromagnetycznym stałe w czasie ole magnetyczne, które nie będzie indukowało w uzwojeniu wtórnym siły elektromotorycznej, a więc w takim rzyadku rąd w obwodzie wtórnym rzekładnika nie ołynie! Rys.2. Schemat zastęczy (tyu T) rzekładnika rądowego Na rys.3 rzedstawiono wykres wskazowy rzekładnika rądowego. Prąd magnesujący I µ wytwarza zmienny strumień magnetyczny Φ indukujący w uzwojeniu wtórnym siłę elektromotoryczną E s wymuszającą rzeływ rądu wtórnego I s. Kąt fazowy Ψ wynika z arametrów uzwojenia wtórnego rzekładnika (rezystancji R s i indukcyjności L s ) oraz z jego obciąŝenia Z obc. Prąd jałowy I 0 jest sumą geometryczną rądu magnesującego I µ i rądu I Fe rerezentującego straty w rdzeniu rzekładnika (tzw. straty w Ŝelazie). Prądy I µ i I Fe są względem siebie rostoadłe. W idealnym rzekładniku rąd jałowy I 0 byłby równy zeru, a rądy ierwotny I i wtórny I s byłyby sobie równe co do modułu i dokładnie w rzeciwfazie. W takim rzekładniku rzekładnia zwojowa i rądowa byłyby sobie równe, a Ćw. 6. Badanie rzekładnika rądowego, ver.1.1 strona 3 z 23

4 błędy byłyby równe zeru. W rzekładniku rzeczywistym rąd ierwotny I jest sumą odwróconego rądu wtórnego I s (srowadzonego do strony ierwotnej) i rądu jałowego I 0. Dlatego w rzekładniku rzeczywistym rzekładnia zwojowa i rądowa nie są sobie równe. Skutkiem tego jest wystęowanie błędów Błędy rzekładnika rądowego Rys.3. Wykres wskazowy rzekładnika rądowego Dla rzekładnika rądowego definiuje się błąd rądowy i, błąd kątowy γ oraz błąd całkowity c. Błędy te rzedstawiono na wykresie wskazowym (rys.3), rzy czym błąd całkowity c w raktyce moŝna rzyjąć jako równy rądowi jałowemu I 0. Błędy rzekładnika określone w odniesieniu do rzekładni zwojowej (nieskorygowanej) są nazwane błędami nieskorygowanymi. Błąd nieskorygowany jest, jak widać z wykresu rys.3, jednoznacznie określony rzez stosunek rądu jałowego I 0 do rądu ierwotnego I. Ujemny błąd rądowy moŝe być łatwo skorygowany rzez niewielką zmianę rzekładni zwojowej. W tym celu zmniejsza się nieznacznie liczbę zwojów wtórnych N s, czyli wrowadza się tzw. orawkę zwojową. Przeływ wtórny I s N s ozostaje wtedy bez zmiany, lecz wobec zmniejszenia N s musi odowiednio wzrosnąć I s, co zmniejsza błąd rądowy i. JeŜeli w takim rzekładniku rzeływ jałowy zmaleje znacznie, n. wskutek zmniejszenia obciąŝenia rzekładnika, to błąd rądowy i rzechodzi na stronę dodatnią. Błąd kątowy γ oczywiście od orawki zwojowej nie zaleŝy. W raktyce uŝytkownik stosuje do obliczeń rzekładnię znamionową K n i nie wie, czy wykorzystywany rzez niego rzekładnik rądowy osiada orawkę zwojową, ale moŝe się o tym rzekonać wykonując odowiednie omiary, obciąŝając rzekładnik o stronie wtórnej imedancją Z 2 o róŝnych wartościach, tak jak okazano to na rys.4. Rys.4. Przekładnik rądowy obciąŝony o stronie wtórnej imedancją Z 2 ObciąŜenie rzekładnika jest to imedancja obwodu wtórnego wyraŝona w omach rzy określonym wsółczynniku mocy cosϕ. ObciąŜenie zwykle jest wyraŝane jako moc ozorna S 2 w woltoamerach VA, obierana rzez obwód wtórny: Ćw. 6. Badanie rzekładnika rądowego, ver.1.1 strona 4 z 23

5 S =. (8) 2 U2 I2 PoniewaŜ błąd rądowy i jest zaleŝny od rądu jałowego I 0, a jego wartość jest zaleŝna od rądu ierwotnego I i obciąŝenia rzekładnika Z 2, to odowiednio dobrana orawka zwojowa umoŝliwia uzyskanie błędu rądowego bliskiego zeru dla rzekładnika racującego w warunkach znamionowych. Dla innych obciąŝeń błąd będzie większy i moŝe być zarówno dodatni jak i ujemny. Przykładowe charakterystyki błędów rzekładnika rądowego rzedstawiono na rys.5. ObciąŜenie wyraŝono orzez moc ozorną strony wtórnej S 2 (w woltoamerach VA), a rąd wtórny I s w rocentach odniesiony do rądu znamionowego I sn. Rys.5. Przykładowe charakterystyki błędu rądowego i kątowego rzekładnika rądowego Błąd rądowy i (błąd rzekładni) według normy [1] jest to błąd wynikający z tego, Ŝe rzeczywista rzekładnia nie jest równa rzekładni znamionowej: = K I I. (9) i n Oznacza to, Ŝe w rzeczywistym rzekładniku równanie (5) jest sełnione tylko w rzybliŝeniu. Błąd rądowy i określony zaleŝnością (9) jest błędem bezwzględnym i jego jednostką jest amer, dzięki czemu moŝna go rzedstawić na wykresie wskazowym (rys.3). W raktyce bardziej rzydatny jest błąd rądowy względny δ i wyraŝany w rocentach: s KnIs I i δ i = 100% = 100%. (10) I I ZaleŜność (10) naleŝy traktować tylko jako wzór definicyjny, w raktyce nie jest on wykorzystywany do bezośredniego wyznaczania błędu rzekładnika, gdyŝ rądy I oraz I s trudno jest zmierzyć dostatecznie dokładnie. Pomiary błędów rzekładnika wykonuje się więc secjalnymi metodami [10]. Błąd kątowy γ rzekładnika jest to kąt fazowy miedzy wektorami rądów ierwotnego I i wtórnego I s odwróconego o 180 o [1], tak jak rzedstawiono to na wykresie wskazowym (rys.3). Zwykle jest on wyraŝany w minutach lub centyradianach i zazwyczaj w tyowych warunkach racy rzekładnika nie rzekracza on wartości kilkudziesięciu minut kątowych. Warto więc zauwaŝyć, Ŝe wykres wskazowy na rys.3 rzedstawiono ze znacznie większą wartością błędu kątowego γ, dla rzeczywistego rzekładnika raktycznie na takim wykresie byłby on niewidoczny! Błąd kątowy odgrywa rolę wszędzie tam, gdzie wynik omiaru wykonanego rzy wykorzystaniu rzekładnika zaleŝy od fazy rądu (n. omiar mocy, energii, cosϕ). Z tego względu błąd kątowy jest równieŝ waŝnym czynnikiem charakteryzującym dokładność rzekładnika. W zwykłych warunkach błąd kątowy jest dodatni, gdyŝ jak widać na rys.3, rąd wtórny I s jest rzysieszony względem rądu Ćw. 6. Badanie rzekładnika rądowego, ver.1.1 strona 5 z 23

6 ierwotnego I. Przy omiarach rądu ameromierzem dołączonym do strony wtórnej rzekładnika błąd rądowy nie odgrywa Ŝadnej roli. Błąd całkowity c jest to wartość skuteczna rądu w stanie ustalonym, będąca róŝnicą omiędzy chwilowymi wartościami rądu ierwotnego i i chwilowymi wartościami rądu wtórnego i s omnoŝonego rzez rzekładnię znamionową K n rzekładnika, obliczona za czas trwania jednego okresu T [1]: c = T ( K i i ) 1 n s T 0 2. (11) Błąd całkowity względny δ c wyraŝony w rocentach moŝna wyznaczyć z zaleŝności: c δ c = 100%. (12) I Gdy rądy wystęujące w zaleŝności (11) są sinusoidalne moŝna rzyjąć, Ŝe odana definicja błędu całkowitego jest zgodna z błędem wskazowym, definiowanym normach wcześniejszych [7]. Stosowanie ojęcia błędu całkowitego ma szczególne uzasadnienie w rzyadkach, gdy osługiwanie się wykresem wskazowym nie jest moŝliwe, oniewaŝ elementy nieliniowe owodują wystęowanie wyŝszych harmonicznych rądów jałowego i wtórnego. Tak więc błąd całkowity jest ojęciem szerszym od błędu wskazowego i świadczy o odchyleniu od idealnego rzekładnika rądowego owodowanym równieŝ rzez wyŝsze harmoniczne wystęujące w uzwojeniu wtórnym, a które nie wystęują w uzwojeniu ierwotnym Charakterystyka magnesowania i rozwarcie rzekładnika rądowego Rdzeń rzekładnika rądowego jest wykonany, odobnie jak innych rodzajów transformatorów, z ferromagnetyka osiadającego nieliniową charakterystykę magnesowania B=f (H). Powszechnie stosuje się do tego celu secjalnie zarojektowane blachy elektrotechniczne transformatorowe, charakteryzujące się małymi stratami histerezowymi i wirorądowymi oraz osiadającymi duŝą wartość rzenikalności magnetycznej µ i indukcji nasycenia. Więcej informacji na ten temat zawarto w instrukcji do ćwiczenia o omiarach stratności magnetycznej aaratem Esteina. Przykładową charakterystykę magnesowania tyowej blachy elektrotechnicznej rzedstawiono na rys.6. Zaznaczono na niej orientacyjnie znamionowe unkty racy kilku rodzajów transformatorów. Rys.6. Charakterystyka magnesowania z zaznaczonym unktem racy rzekładnika rądowego Ćw. 6. Badanie rzekładnika rądowego, ver.1.1 strona 6 z 23

7 Analizując rys.6. naleŝy amiętać, Ŝe natęŝenie ola magnetycznego H jest roorcjonalne do rądu magnesującego I µ rzeływającego rzez uzwojenie ierwotne rzekładnika, a siła elektromotoryczna E s indukowana w uzwojeniu wtórnym rzekładnika jest roorcjonalna do indukcji magnetycznej B. NaleŜy zwrócić uwagę na zasadniczą róŝnicę omiędzy rzekładnikiem rądowym, a innymi rodzajami transformatorów: rzekładnik rądowy racuje na oczątku charakterystyki magnesowania rzy stosunkowo małej indukcji magnetycznej B w rdzeniu. Dlatego wymagane jest równieŝ małe natęŝenie ola magnetycznego H oraz mały rąd magnesujący I µ. Dzięki temu błąd rądowy i rzekładnika jest odowiednio mały, tak jak to okazano na wykresie wskazowym (rys.3). Warto rzy okazji zauwaŝyć, Ŝe transformatory energetyczne racują rzy stosunkowo duŝej wartości indukcji, dzięki czemu uzyskuje się duŝe tzw. naięcie zwojowe, umoŝliwiające konstruowanie transformatorów z moŝliwie małą liczbą zwojów i nieduŝym rdzeniem, a więc oszczędnych materiałowo i tanich. Przekładniki naięciowe racują natomiast rzy trochę niŝszej indukcji, aby uzyskać mniejsze straty w rdzeniu i zmniejszyć błędy naięciowe rzekładnika. Zwróćmy uwagę, Ŝe w rzekładniku rądowym imedancja obciąŝenia nie ma wływu na wartość rądu wtórnego, lecz wływa na sadek naięcia U 2, zgodnie ze wzorem: U =. (13) 2 I2 Z2 Przy wzroście naięcia wtórnego U 2 rośnie równieŝ ierwotny sadek naięcia na rzekładniku, oniewaŝ równocześnie musi wzrastać siła elektromotoryczna wtórna E s, strumień w rdzeniu i siła elektromotoryczna ierwotna E. Wzrost strumienia wymaga zwiększenia indukcji B, a więc równieŝ rądu magnesującego I µ i rądu jałowego I 0, co jest równoznaczne ze wzrostem błędu rądowego i. JeŜeli załoŝyć duŝe zwiększenie imedancji wtórnej Z 2, to rąd jałowy I 0 wzrośnie o tyle, Ŝe nie moŝna juŝ mówić o równości rzeływów ierwotnego i wtórnego (1); rąd wtórny staje się znacznie mniejszy, niŝ to wynika z rzekładni znamionowej. Wreszcie, gdy imedancja wtórna Z 2 dąŝy do nieskończoności tzn. nastęuje rzerwa w obwodzie wtórnym (rys.7), rzeływ wtórny zanika i rzeływ ierwotny staje się w całości rzeływem magnesującym, wywołującym strumień wielokrotnie większy od znamionowego. Rys.7. Praca rzekładnika rądowego z rozwartą stroną wtórną Punkt racy rzekładnika rzesuwa się na jego charakterystyce magnesowania (rys.6) do góry w rawo (zbliŝa się do unktu racy transformatorów energetycznych). Jest to sytuacja bardzo niebezieczna, gdyŝ duŝy strumień magnetyczny owoduje wydzielanie się duŝych ilości cieła w rdzeniu (tzw. straty histerezowe i wirorądowe), co moŝe sowodować uszkodzenie izolacji. Jednocześnie silny strumień magnetyczny indukuje w uzwojeniu wtórnym niebeziecznie wysokie naięcie, co moŝe dorowadzić do uszkodzenia izolacji, owstania łuku elektrycznego i oraŝenia osoby obsługującej lub uszkodzenia innych rzyłączonych urządzeń. Z tych względów naleŝy amiętać, Ŝe rzekładnik rądowy nigdy nie owinien racować z rozwartą stroną wtórną! Dlatego w obwodzie wtórnym rzekładnika rądowego nie wolno stosować bezieczników, a ewentualne układy regulacji obciąŝenia owinny zawsze gwarantować ciągłość rzeływu rądu, n. ruchome Ćw. 6. Badanie rzekładnika rądowego, ver.1.1 strona 7 z 23

8 styki rezystorów regulacyjnych owinny być zawsze ołączone z jednym końcem rezystora, co zaobiega chwilowym rzerwom w obwodzie elektrycznym odczas regulacji. W celu zabezieczenia rzekładnika rądowego rzed skutkami zwarcia w sieci energetycznej moŝna włączyć beziecznik tylko w szereg z uzwojeniem ierwotnym, zgodnie z rys.8. Dodatkowo, uziemienie obwodu wtórnego zabeziecza rzed skutkami ewentualnego uszkodzenia izolacji rzekładnika i rzebiciu wysokiego naięcia ze strony ierwotnej na wtórną. Rys.8. Zabezieczanie rzekładnika rądowego rzed skutkami zwarć i uszkodzenia izolacji 2.4. Zwarcie strony wtórnej rzekładnika rądowego PoniewaŜ obciąŝenie rzekładnika rądowego jest wyraŝane jako moc ozorna S 2 obierana rzez obwód wtórny (8), a sadek naięcia U 2 w obwodzie wtórnym jest zaleŝny od imedancji obciąŝenia Z 2 (13), to naleŝy zauwaŝyć, Ŝe rzy zwartych zaciskach uzwojenia wtórnego moc S 2 obierana z rzekładnika jest równa zeru (rys.9). Rys.9. Praca rzekładnika rądowego ze zwartą stroną wtórną, stan jałowy rzekładnika Jak widać na rys.9, rzekładnik jest zasilany od strony ierwotnej, w jego uzwojeniach łyną rądy, ale nie jest obierana z niego moc o stronie wtórnej (S 2 =0). Prawdziwe jest więc stwierdzenie, Ŝe zwarcie strony wtórnej rzekładnika rądowego wrowadza go w stan jałowy. Jest to stan dla rzekładnika rądowego całkowicie bezieczny, odwrotnie jak dla innych rodzajów transformatorów, których zwarcie strony wtórnej rowadzi do awarii. NaleŜy amiętać, Ŝe dla rzekładnika rądowego sformułowanie zwarcie strony wtórnej nie jest równoznaczne ze sformułowaniem stan zwarcia (co jest rawdziwe dla innych rodzajów transformatorów. Dla rzekładnika rądowego stan zwarcia owstaje z chwilą rozwarcia strony wtórnej (S 2 = ), co moŝe go uszkodzić. 3. Wymagania stawiane rzekładnikom rądowym 3.1. Oznaczanie zacisków rzekładnika rądowego Przekładnik rądowy owinien mieć orawnie oznaczone zaciski zgodnie z obowiązującymi normami [1, 2, 3]. Na rys.5 rzedstawiono symbol graficzny [1] rzekładnika rądowego z dołączonym ameromierzem. Norma [8] wrowadziła nowe obowiązujące obecnie oznaczenia w stosunku do wcześniej stosowanych [6, 7]. Zaciski uzwojenia ierwotnego oznaczane są P1 i P2 (ang. Primary), a uzwojenia wtórnego odowiednio S1 i S2 (ang. Secondary). Dawniej stosowane oznaczenia, odowiednio: K, L oraz k, l odano w na rys.5 w nawiasach. Zasada oznaczania zacisków rzekładnika jest taka, Ŝe w danej chwili zaciski oczątkowe P1 i S1 uzwojeń zawsze owinny mieć tę samą Ćw. 6. Badanie rzekładnika rądowego, ver.1.1 strona 8 z 23

9 biegunowość [1]. Oznacza to jednocześnie, Ŝe gdy rąd I w uzwojeniu ierwotnym skierowany jest od P1 (K) do P2 (L) to rąd I s w obwodzie wtórnym (n. w ameromierzu dołączonym do rzekładnika) skierowany jest od S1 (k) do S2 (l). W obciąŝeniu rzekładnika rąd łynie więc w tym samym kierunku, w którym łynąłby rzy bezośrednim jego włączeniu w obwód ierwotny, co schematycznie zaznaczono na rys.9. linią rzerywaną. Jednocześnie warto zauwaŝyć, Ŝe rądy łynące wewnątrz uzwojenia ierwotnego i wtórnego są skierowane w rzeciwne strony, co jest oczywiście zgodne z ich rzedstawieniem na wykresie wskazowym (rys.3). Rys.9. Symbol graficzny rzekładnika rądowego z orawnie oznaczonymi zaciskami Uwaga! W srawozdaniu naleŝy odawać obecnie obowiązujące oznaczenia, dodając w nawiasach oznaczenia stosowane wcześniej Douszczalne wartości błędów Ze względu na zastosowanie rzekładniki dzielą się na rzekładniki rądowe do omiarów (omiarowe) i rzekładniki rądowe do zabezieczeń (zabezieczeniowe) [1]. Przekładniki omiarowe słuŝą do zasilania rzyrządów omiarowych i są dokładniejsze od rzekładników zabezieczeniowych, które słuŝą do zasilania rzekaźników zabezieczających. Przekładniki zabezieczeniowe są mniej dokładne, ale sełniają wymagania w zakresie błędu całkowitego w znacznie szerszym zakresie rądów, rzekraczających nawet kilkadziesiąt razy wartości znamionowe, dzięki czemu zaewniają orawną racę zabezieczeń w stanach rzeciąŝeń i zwarć w sieci energetycznej. Natomiast rzekładniki omiarowe są co rawda dokładniejsze, ale tylko w wąskim zakresie rądów i juŝ rzy rądach niewiele większych od znamionowych wykazują duŝe ujemne wartości błędu rądowego, co skutecznie zabeziecza dołączone do nich rzyrządy omiarowe rzed uszkodzeniem odczas rzeciąŝenia lub zwarcia w sieci energetycznej. Jest więc oczywiste, Ŝe rzekładniki omiarowe i zabezieczeniowe nie mogą być stosowane zamiennie, nawet jeśli mają taką samą rzekładnię znamionową i zbliŝone wartości błędów granicznych. Dla rzekładników omiarowych zdefiniowano 6 znormalizowanych [1] klas dokładności: 0,1-0,2-0, O zaliczeniu rzekładnika do klasy dokładności 0,1...1 decydują zarówno błędy rądowe, jak i kątowe. Graniczne wartości tych błędów są zestawione w tab.1. Są one określone dla racy rzekładnika rzy rądzie ierwotnym w rzedziale % wartości znamionowej i dla obciąŝenia strony wtórnej o dowolnej wartości w rzedziale od 25% do 100% obciąŝenia znamionowego. Dla rzekładników do secjalnych zastosowań, wymagających małych błędów juŝ od wartości 1% rądu znamionowego, definiuje się klasy secjalne 0,2S i 0,5S. W tab.2 zestawiono wartości graniczne błędów dla tych klas. Dla rzekładników omiarowych klas 3 i 5 nie określa się granicznych błędów kątowych, natomiast błędy rądowe rzy obciąŝeniu od 50% do 100% obciąŝenia znamionowego nie owinny rzekraczać wartości granicznych odanych w tab.3. Pracę rzekładnika omiarowego rzy rądach o wartościach większych niŝ 120% wartości rądu znamionowego określa znamionowy rąd bezieczny rzyrządu (IPL) oraz wsółczynnik bezieczeństwa rzyrządu (FS). Ćw. 6. Badanie rzekładnika rądowego, ver.1.1 strona 9 z 23

10 Tab.1. Wartości graniczne błędów rzekładników rądowych do omiarów klasy od 0,1 do 1 Tab.2. Wartości graniczne błędów rzekładników rądowych do omiarów klasy 0,2S i 0,5S Tab.3. Wartości graniczne błędów rzekładników rądowych do omiarów klasy 3 i 5 Znamionowy rąd bezieczny rzyrządu (IPL) jest to taka wartość rądu ierwotnego, rzy którym błąd całkowity rzekładnika rądowego do omiarów jest równy lub większy niŝ 10% rzy obciąŝeniu znamionowym. Wsółczynnik bezieczeństwa rzyrządu (FS) jest to stosunek znamionowego rądu beziecznego rzyrządu do znamionowego rądu ierwotnego: IPL FS =. (14) I n Starsze normy [5, 6, 7] definiowały w zbliŝony sosób liczbę rzetęŝeniową. Odowiednio skonstruowany rzekładnik do omiarów owinien mieć jak najmniejszy wsółczynnik bezieczeństwa rzyrządu, dzięki czemu dołączone do strony wtórnej rzekładnika rzyrządy omiarowe są zabezieczone rzed uszkodzeniem w rzyadku rzeływu rądu zwarciowego sieci. Wsółczynnik bezieczeństwa rzyrządu nie owinien być większy niŝ 10, zaleca się aby był mniejszy od 5. Dla rzekładników do zabezieczeń zdefiniowano dwie znormalizowane klasy dokładności: 5P i 10P [1]. Dodatkowo dla tych rzekładników określa się znamionowy rąd graniczny I gr jako taką wartość skuteczną rądu ierwotnego, rzy którym rzekładnik sełnia wymagania w zakresie błędu całkowitego. Wrowadza się równieŝ wsółczynnik graniczny dokładności jako stosunek znamionowego granicznego rądu ierwotnego I gr do Ćw. 6. Badanie rzekładnika rądowego, ver.1.1 strona 10 z 23

11 znamionowego rądu ierwotnego I n. Wsółczynniki graniczne dokładności osiadają znormalizowane wartości: [1]. Oznacza to, Ŝe odowiednie tyy rzekładników do zabezieczeń mogą sełniać wymagania klasy dokładności nawet rzy 30- krotnym rzekroczeniu rądu znamionowego, a więc znacznie więcej niŝ dla rzekładników do omiarów. Dla rzekładników do zabezieczeń rzy obciąŝeniu znamionowym i znamionowej częstotliwości błędy rądowy, kątowy i całkowity nie owinny rzekraczać wartości granicznych odanych w tab.4. Warto zauwaŝyć, Ŝe graniczne wartości błędów dla rzekładników zabezieczeniowych są większe, ale muszą być sełnione w znacznie szerszym rzedziale wartości rądu ierwotnego, niŝ dla rzekładników omiarowych. Tab.4. Wartości graniczne błędów rzekładników rądowych do zabezieczeń klasy 5P i 10P 3.3. Douszczalne rzyrosty temeratury i odorność na rzeciąŝenia Podczas normalnej racy wystęujące w uzwojeniach i rdzeniu rzekładnika straty mocy odwyŝszają jego temeraturę, co niekorzystnie wływa na stan izolacji i o ewnym czasie moŝe sowodować awarię. Z tego względu definiuje się douszczalne rzyrosty temeratury uzwojeń rzekładnika dla określonych wartości rądu. Znamionowy długotrwały rąd cielny jest to taka wartość rądu ierwotnego, który łynąc dowolnie długo nie sowoduje większych rzyrostów temeratury od odanych w tab.5. Jeśli nie określono inaczej, znamionowym długotrwałym rądem cielnym jest znamionowy rąd ierwotny. Podczas rzeciąŝeń i zwarć w sieci ojawiają się krótkotrwałe rądy o znacznych wartościach. Dlatego roducent owinien równieŝ określić znamionowy krótkotrwały rąd cielny I th, jako taką wartość skuteczną rądu ierwotnego, którą rzekładnik ze zwartymi uzwojeniami wtórnymi owinien wytrzymać bez uszkodzenia w ciągu jednej sekundy. Odorność na rądy zwarciowe oisuje znamionowy rąd dynamiczny I dyn, który jest wartością szczytową rądu ierwotnego, którą rzekładnik ze zwartymi uzwojeniami wtórnymi owinien wytrzymać bez uszkodzenia elektrycznego lub mechanicznego w wyniku działania sił elektromagnetycznych. Znamionowy rąd dynamiczny I dyn, owinien być co najmniej 2,5 raza większy od znamionowego krótkotrwałego rądu cielnego I th. Tab.5. Douszczalne rzyrosty temeratur uzwojeń rzekładnika rądowego Ćw. 6. Badanie rzekładnika rądowego, ver.1.1 strona 11 z 23

12 3.4. Oznaczenia na tabliczce znamionowej rzekładnika Wszystkie rzekładniki rądowe owinny mieć co najmniej nastęujące oznaczenia: a) nazwę wytwórcy lub inny znak, za omocą którego rzekładnik moŝe być łatwo zidentyfikowany; b) numer seryjny lub oznaczenie tyu, (najleiej obydwa oznakowania); c) znamionowe rądy ierwotny i wtórny w ostaci: K n = I n /I sn A (n. K n = 100/5A) d) częstotliwość znamionową (n. 50 Hz); e) moc znamionową i odowiadającą jej klasę dokładności łącznie z informacjami odanymi w dalszych częściach; UWAGA - Gdy jest to otrzebne, zaleca się oznaczać rodzaj uzwojenia wtórnego (n. 1S, 15 VA, klasa.0,5; 2S, 30 VA, klasa. 1). f) najwyŝsze naięcie urządzenia (n. 1,2 kv lub 145 kv); g) znamionowy oziom izolacji (n. 6/- kv lub 275/650 kv). UWAGA Oznaczenia odane w f) i g) mogą być ołączone w jedno (n. 1,2/6/- kv lub 145/275/650 kv). Wszystkie oznaczenia owinny być wykonane w trwały sosób na rzekładniku lub na tabliczce znamionowej, trwale rzymocowanej do rzekładnika. Dodatkowo (jeśli jest miejsce) owinny być odane nastęujące informacje: h) znamionowy krótkotrwały rąd cielny (I th ) i znamionowy rąd dynamiczny I dyn, jeŝeli jest inny niŝ 2,5-krotny rąd I th (n. 13 ka lub 13/40 ka); i) klasa izolacji, jeŝeli jest inna niŝ klasa A; UWAGA - Gdy zastosowano materiały izolacyjne róŝnych klas, zaleca się odać tę, która ogranicza douszczalny rzyrost temeratury uzwojeń. j) w rzekładnikach o więcej niŝ jednym uzwojeniu wtórnym, rzeznaczenie kaŝdego uzwojenie i odowiadające mu zaciski. NaleŜy zwrócić uwagę, Ŝe rzekładnię odaje w ostaci ułamka zwykłego, jako stosunku znamionowego rądu ierwotnego do znamionowego rądu wtórnego. Nie wolno tego ułamka matematycznie uraszczać, n.: 25/5 = 5, gdyŝ dwa rzekładniki, dla rzykładu: 25/5 oraz 5/1 zmniejszają tyle samo, tzn. ięciokrotnie rąd ierwotny, ale mają inne rądy znamionowe, a więc nie mogą być stosowane zamiennie! 4. Metody badań rzekładników rądowych 4.1. Klasyfikacja badań Badania rzekładników rądowych dzielą się na róby tyu, wyrobu i róby secjalne [1]. Próby tyu są wykonywane na rzekładniku kaŝdego tyu w celu stwierdzenia, Ŝe wszystkie rzekładniki wyrodukowane wg tej samej dokumentacji technicznej sełniają wymagania nie objęte róbami wyrobu. Próby wyrobu wykonywane są na kaŝdym wyrodukowanym rzekładniku. Próby secjalne są to róby inne niŝ róby tyu lub róby wyrobu, uzgodnione między wytwórcą a zamawiającym. Do rób tyu zalicza się: a) róby rądem krótkotrwałym, b) róbę nagrzewania, c) róbę naięciem udarowym iorunowym, d) róbę naięciem udarowym łączeniowym, e) róby naięciowe na mokro rzekładników naowietrznych, f) srawdzanie dokładności. Do rób wyrobu zalicza się: a) srawdzenie oznaczeń zacisków, Ćw. 6. Badanie rzekładnika rądowego, ver.1.1 strona 12 z 23

13 b) róbę izolacji uzwojeń wtórnych naięciem o częstotliwości sieciowej, c) róbę izolacji między sekcjami uzwojeń naięciem o częstotliwości sieciowej, d) róbę izolacji międzyzwojowej, e) róbę izolacji uzwojenia ierwotnego naięciem o częstotliwości sieciowej, f) omiar wyładowań niezuełnych, g) srawdzenie dokładności Srawdzenie oznaczeń zacisków Kolejność oznaczeń zacisków uzwojenia ierwotnego (P1,P2) i uzwojenia wtórnego (S1,S2) moŝna srawdzać w róŝnych układach, rzy rądzie stałym lub rzemiennym. Najczęściej srawdza się kolejność oznaczeń badanego rzekładnika P ix rzez orównanie z rzekładnikiem wzorcowym P iw o srawdzonej, rawidłowej kolejności. Jeden z układów oartych na tej zasadzie jest rzedstawiony na rys.10. Rys.10. Układ do srawdzania rawidłowości oznaczeń zacisków rzekładnika JeŜeli zaciski są oznaczone rawidłowo, rozływ rądów rzebiega jak na rysunku i ameromierz środkowy (róŝnicowy) A r wskazuje róŝnicę rądów, odczytywanych na ameromierzach A x i A w. Przy nierawidłowym oznaczeniu zacisków ameromierz A r wskaŝe sumę rądów. Zalecane jest, aby oba rzekładniki miały tę samą rzekładnię, ale nie jest to niezbędne Srawdzenie wytrzymałości izolacji Wytrzymałość izolacji jest bardzo waŝnym arametrem rzekładników rądowych, gdyŝ oza umoŝliwieniem omiarów duŝych rądów, drugą nie mniej waŝną ich cechą jest moŝliwość omiarów rądów w obwodach znajdujących się od wysokim naięciem. Srawdzenie wytrzymałości izolacji uzwojenia ierwotnego rzerowadza się rzy naięciu rzemiennym o częstotliwości 50Hz, oraz rzy naięciu udarowym. Naięcie robiercze o wartości określonej rzez normę zaleŝne od naięcia znamionowego izolacji, rzykłada się między zwarte zaciski uzwojenia ierwotnego a zwarte i ołączone z obudową metalową zaciski uzwojenia wtórnego. Naięcie to owinien rzekładnik wytrzymać bez rzebicia i rzeskoku. Izolacja uzwojenia wtórnego równieŝ odlega róbie, naięciem 2 kv rzy rądzie znamionowym równym 5A i więcej, albo 4 kv rzy rądzie wtórnym znamionowym 2 A i 1 A. Srawdzenie izolacji międzyzwojowej olega na wytworzeniu znacznego naięcia między sąsiednimi zwojami uzwojenia ierwotnego, jak i wtórnego, orzez zaindukowanie w tych uzwojeniach duŝych sił elektromotorycznych. Osiąga się to rzez rzeuszczenie rzez jedno z uzwojeń rądu równego 1,5 rądu znamionowego tego uzwojenia, rzy ozostałych uzwojeniach otwartych. Cały rzeuszczany rąd staje się wtedy rądem jałowym, o duŝej składowej magnesującej, stąd w rdzeniu rzekładnika owstaje duŝy strumień, indukujący we wszystkich zwojach duŝą siłę elektromotoryczną. Próba ta owinna trwać jedną minutę. NaleŜy amiętać, Ŝe jest to stan racy bardzo niekorzystny dla rzekładnika (atrz.2.3), który moŝe zostać w ten sosób trwale uszkodzony. Ćw. 6. Badanie rzekładnika rądowego, ver.1.1 strona 13 z 23

14 4.4. Srawdzenie klasy dokładności Srawdzenie klasy dokładności olega na omiarze błędów rądowych i kątowych rzekładnika dla określonych rzez normę [1] wartości rądów i obciąŝeń, rzy częstotliwości znamionowej i wsółczynniku mocy indukcyjnym równym 0,8. Pomiar wykonuje się za omocą układów komensacyjnych rądu rzemiennego, stosując wzorcowy rzekładnik o jednakowej rzekładni znamionowej z rzekładnikiem badanym. Wzór definicyjny dla błędu rądowego rzybierze wówczas ostać: KnI sx KnIsw Isx Isw δ i = 100% = 100%, (15) K I I n sw gdzie: I sx,i sw - rądy wtórne rzekładników badanego i wzorcowego. Pomiar błędów rzekładnika badanego srowadza się zatem do wyznaczenia róŝnicy wartości i fazy rądów wtórnych. JeŜeli błędy rzekładnika wzorcowego nie są omijalne, naleŝy je dodawać do otrzymanych z omiarów błędów rzekładnika badanego. DuŜą dokładność omiaru róŝnicy rądów wtórnych osiąga się w układzie róŝnicowym, którego zasadę wyjaśnia rys.11. Przez oornik R łynie róŝnica geometryczna rądów wtórnych, równa sw I = I sx I sw, (16) którą moŝna uznać za równą wektorowi rądu jałowego I 0 na wykresie wskazowym z rys.3. Składowe ortogonalne tej róŝnicy określają błąd rądowy i kątowy rzekładnika. Pomiar jest wykonany w układzie komensacyjnym [10]. Rys.11. Schemat układ róŝnicowego do wyznaczania błędów rzekładnika rądowego Najrostsze wyznaczenie błędu rądowego, moŝliwe rzy badaniu rzekładnika klasy 3 i 5, olega bezośrednio na omiarze rądów wtórnych rzekładnika badanego i wzorcowego ameromierzami klasy 0,5 lub 0, Srawdzenie wsółczynnika bezieczeństwa rzyrządu FS Srawdzenie wsółczynnika bezieczeństwa rzyrządu FS jest moŝliwe w układzie z rys.11 o odłączeniu ameromierza A r w miejsce oornika R. Błąd całkowity δ c w tym układzie jest równy: I δ = c 100%. (17) I sw W celu wyznaczenia wsółczynnika bezieczeństwa rzyrządu FS naleŝy rąd I zwiększać tak długo, aŝ błąd całkowity δ c osiągnie 10%, tzn. wskazania ameromierza róŝnicowego A r osiągną 10% wskazania ameromierza A w, który będzie wtedy wskazywał Ćw. 6. Badanie rzekładnika rądowego, ver.1.1 strona 14 z 23

15 znamionowy rąd bezieczny rzyrządu IPL. Wsółczynnik bezieczeństwa rzyrządu FS jest wtedy równy: IPL IswKn FS = = 100%. (18) I I n MoŜna równieŝ wyznaczyć wsółczynnik bezieczeństwa rzyrządu FS metodą graficzną na odstawie wykresu rądu wtórnego I s badanego rzekładnika w funkcji rądu ierwotnego I. Zasadę ostęowania rzedstawiono na rys.12. Idealna charakterystyka jest linią rostą o wsółczynniku kierunkowym równym odwrotności z rzekładni znamionowej K nx. Charakterystyka rzeczywista oczątkowo okrywa się z idealną, a dla większych rądów leŝy oniŝej niej (błędy mają wartości ujemne). NaleŜy wykreślić linię omocniczą o wsółczynniku kierunkowym mniejszym o 10% od wsółczynnika kierunkowego charakterystyki idealnej i w unkcie rzecięcia z charakterystyką rzeczywistą odczytać wartość znamionowego rądu beziecznego rzyrządu IPL i odstawić do (14). n Rys.12. Sosób wyznaczania znamionowego rądu beziecznego rzyrządu (IPL) W raktyce rądy wtórne rzy wyznaczaniu wsółczynnika bezieczeństwa rzyrządu FS są zwykle zbyt duŝe i ameromierz A x jest włączany w obwód wtórny za ośrednictwem omocniczego rzekładnika o rzekładni K n, zaś rzekładnik wzorcowy P iw dobiera się o większej rzekładni, równej: K = K K. (19) nw Wtedy rądy wtórne rzekładnika wzorcowego i rzekładnika omocniczego owinny być sobie równe i moŝna je odejmować w ameromierzu róŝnicowym A r. Układ taki jest okazany na rys.13. Wskazania ameromierzy A x i A w umoŝliwiają równieŝ zastosowanie metody graficznej wg. rys.12. NaleŜy zauwaŝyć, Ŝe badany rzekładnik P ix obciąŝony jest znamionowo imedancją Z x włączoną w jego obwód wtórny. nx n Ćw. 6. Badanie rzekładnika rądowego, ver.1.1 strona 15 z 23

16 Rys.13. Schemat układ róŝnicowego do wyznaczania wsółczynnika bezieczeństwa rzyrządu (FS) 4.6. Wyznaczanie charakterystyki magnesowania Wyznaczanie charakterystyki magnesowani rzekładnika rądowego rzerowadza się w układzie rzedstawionym na rys.14. NaleŜy zwrócić uwagę, Ŝe nie jest moŝliwe wyznaczenie charakterystyki magnesowania w ostaci B=f (H), gdyŝ natęŝenie ola magnetycznego H i indukcja B nie są dostęne do bezośrednich omiarów. Korzystamy z faktu, Ŝe natęŝenie ola magnetycznego H jest roorcjonalne do rądu magnesującego I µ rzeływającego rzez uzwojenie ierwotne rzekładnika, a siła elektromotoryczna E s indukowana w uzwojeniu wtórnym rzekładnika jest roorcjonalna do indukcji magnetycznej B. Przyjmujemy, Ŝe w układzie rzedstawionym na rys.14 rąd magnesujący jest równy rądowi ierwotnemu I, a siła elektromotoryczna równa jest naięciu U 2 w obwodzie wtórnym. Rys.14. Schemat układu do wyznaczania charakterystyki magnesowania rzekładnika rądowego Na odstawie omiarów moŝna wykreślić charakterystykę magnesowania jako funkcję U 2 =f (I ) w ostaci rzedstawionej na rys.15. Pomiary moŝna wykonywać tylko do wartości rądu ok. 10% I n, gdyŝ rzekładnik racuje z rozwartą stroną wtórną i moŝe ulec uszkodzeniu rzy większych rądach (atrz. 2.3). Po wykreśleniu charakterystyki jest moŝliwe wyznaczenie znamionowego rądu jałowego ierwotnego I 0 rzekładnika, jako rądu otrzebnego do zaindukowania w uzwojeniu wtórnym naięcia równego znamionowemu sadkowi naięcia na obciąŝeniu rzekładnika U 2n (omijamy rzy tym wewnętrzny sadek naięcia na uzwojeniu wtórnym). Znamionowy sadek naięcia na obciąŝeniu rzekładnika U 2n wyznaczamy na odstawie znamionowej mocy ozornej rzekładnika S 2n i jego znamionowego rądu wtórnego I sn : S 2 =. (20) 2n U n I sn Ćw. 6. Badanie rzekładnika rądowego, ver.1.1 strona 16 z 23

17 Rys.15. Charakterystyka magnesowania rzekładnika rądowego z zaznaczonym rądem jałowym I 0 Wyznaczając charakterystykę magnesowania rzedstawioną na rys. 15 naleŝy zwrócić uwagę, Ŝe jest ona bardzo nieliniowa w oczątkowej części. NaleŜy więc tak zagęścić omiary dla małych wartości rądów, aby uzyskać unkty omiarowe rozmieszczone równomiernie wzdłuŝ charakterystyki magnesowania. Niewłaściwe jest wykonanie omiarów z równomiernie narastającymi wartościami rądu, gdyŝ często rowadzi to do uzyskania błędnej ostaci wykresu, rzykładowo rzedstawionego na rys.16 w ostaci linii rostej. Jest to bardzo częsty błąd oełniany w laboratorium. Rys.16. Przykład błędnie wyznaczonej charakterystyka magnesowania rzekładnika rądowego 5. Inne urządzenia sełniające funkcje rzekładników rądowych Klasyczne rzekładniki rądowe osiadają liczne wady, z których do najwaŝniejszej naleŝy zaliczyć fakt, Ŝe działają one orawnie tylko dla rądów rzemiennych. Dlatego oracowano równieŝ inne urządzenia sełniające odobne funkcje, ale działające równieŝ rzy rądach stałych. Do najbardziej znanych moŝna zaliczyć transduktory i rzetworniki hallotronowe (do najoularniejszych naleŝą rodukty szwajcarskiej firmy LEM Norma GmbH). W elektronicznych układach omiarowych często są równieŝ wykorzystywane transreaktory, które jednak wrowadzają rzesunięcie fazowe równe 90 stoni, a więc nie nadają się do stosowania n. rzy omiarach mocy i energii. Znane są równieŝ układy wykorzystujące do omiaru rądu cewki Rogowskiego. Więcej informacji na te tematy moŝna znaleźć w literaturze [9, 10, 11]. Ćw. 6. Badanie rzekładnika rądowego, ver.1.1 strona 17 z 23

18 6. Wykonanie ćwiczenia 6.1. Układy ołączeń Badanie wływu obciąŝenia rzekładnika rądowego na jego racę Wyznaczanie charakterystyki magnesowania Srawdzanie rawidłowości oznaczeń Ćw. 6. Badanie rzekładnika rądowego, ver.1.1 strona 18 z 23

19 Wyznaczanie wsółczynnika bezieczeństwa rzyrządu (FS) Oznaczenia zastosowane na schematach: P ix - rzekładnik badany P iw - rzekładnik wzorcowy P i - rzekładnik omocniczy A 1 - ameromierz A 2 - ameromierz A r ameromierz mierzący rąd róŝnicowy V 1 - woltomierz V 2 woltomierz V k woltomierz kontrolny At - autotransformator Tr - transformator R 1 - oornik suwakowy R 2 - oornik suwakowy W łącznik dwubiegunowy Uwagi. - W czasie ćwiczenia rzed rozoczęciem omiarów naleŝy wisać obok oznaczeń uŝytych rzyrządów ich charakterystykę techniczną. NaleŜy bezwzględnie na kaŝdym stosowanym w ćwiczeniu rzyrządzie odszukać jego tabliczkę znamionową (lub dołączoną dokumentację techniczną) i rzeisać wszystkie dostęne informacje, równieŝ w ostaci symboli graficznych. Ze szczególną uwagą naleŝy zaoznać się z danymi technicznymi badanego rzekładnika. - Początkowy fragment obwodu zasilania we wszystkich unktach jest odobny, nie naleŝy go rozłączać, aŝ do łącznika W. - Na czas wykonywania jakichkolwiek zmian ołączeń w układzie omiarowym naleŝy bezwzględnie wyłączać zasilanie otwierając łącznik W i odłączać układ od sieci zasilającej orzez wyjęcie z gniazdka sieciowego wtyczki autotransformatora At. Ćw. 6. Badanie rzekładnika rądowego, ver.1.1 strona 19 z 23

20 6.2. Wykonanie omiarów Badanie wływu obciąŝenia rzekładnika na jego racę Zbadać wływ obciąŝenia rzekładnika na wartość rądu wtórnego, sadki naięcia w obwodzie ierwotnym i wtórnym oraz błąd rądowy, stosując układ ołączeń Zwrócić uwagę na odowiednie dołączenie suwaka rezystora R 2, zgodnie z uwagą w ObciąŜenie nastawiać na rezystorze R 2 w 5 unktach, od 0 do 1 / 2 R 2max. Utrzymywać stałą wartość rądu ierwotnego I =I n, regulując odowiednio autotransformatorem At i rezystorem R 1. W tabeli zestawić otrzymane wartości I, I s, U 1, U 2 oraz wartości obliczone R 2, S 2, S 2 /S 2n, i, δ i. ZałoŜyć, Ŝe ameromierz osiada tylko rezystancję o wartości 0,1 Ω. W srawozdaniu wykonać wykresy: I =f (S 2 /S 2n ), I s =f (S 2 /S 2n ), U 1 =f (S 2 /S 2n ), U 2 =f (S 2 /S 2n ), i =f (S 2 /S 2n ). δ i =f (S 2 /S 2n ). Przedyskutować dokładność wyznaczenia i. Stosunek S 2 /S 2n naleŝy rzedstawić w tabeli i na wykresie w rocentach. Uwaga: oniewaŝ błędy rzekładnika mają małą wartość (co wynika z jego klasy), to zmiany rądu wtórnego odczas tych omiarów będą niewielkie. Dlatego orawne wykonanie tego unktu wymaga rzestrzegania kilku oniŝszych zasad: - dobrać zakresy ameromierzy tak, aby ich wskazania były jak najbliŝsze zakresowi, - rzed kaŝdym omiarem naleŝy ustawić wskazania ameromierza A 1 recyzyjnie na działkę odowiadającą wartości rądu I n, - wskazania ameromierza A 2 naleŝy odczytywać recyzyjnie z rozdzielczością 1 / 5 działki i nie wolno ich bardziej zaokrąglać, - za omocą woltomierza V k kontrolować naięcie odawane na transformator Tr i nie rzekraczać jego wartości znamionowej. Tab.6.Wyniki omiarów i obliczeń z badania wływu obciąŝenia rzekładnika na jego racę Nastawy Odczyty Obliczenia l U k I 1 =I U 1 I 2 =Is U 2 R 2 S 2 S 2n S 2 /S2n i δ i V dz A V dz A V Ω VA VA % A % Wyznaczanie charakterystyki magnesowania rzekładnika rądowego Wyznaczyć charakterystykę magnesowania badanego rzekładnika, stosując układ ołączeń Dobierając ameromierz naleŝy zastanowić się, jakie wartości rądu ierwotnego będą na nim nastawiane? Naięcie na rozwartych zaciskach wtórnych rzekładnika naleŝy zmierzyć rzy rądzie ierwotnym w granicach 0 10%I n. Pomiary naleŝy zacząć od zerowej wartości rądu ierwotnego a nastęnie notować wyniki: - do 1% I n co 0,2%, - do 4% I n co 0,5% - do 10% I n co 2%. Uwagi. - Po wykonaniu omiarów naleŝy od razu rzeanalizować tabelkę z wynikami i srawdzić, czy obejmuje ona wartość znamionowego sadku naięcia na obciąŝeniu i w razie otrzeby wykonać dodatkowe omiary. - Po wykreśleniu charakterystyki naleŝy wyznaczyć znamionowy rąd jałowy ierwotny rzekładnika według oisu w.4.6 (rys.15). Dla dokładnego odczytu moŝe się okazać konieczne wykonanie dodatkowego wykresu obejmującego w owiększeniu oczątkową część charakterystyki. - NaleŜy amiętać, Ŝe charakterystyka magnesowania zawsze rozoczyna się w oczątku układu wsółrzędnych i jest silnie nieliniowa. Ćw. 6. Badanie rzekładnika rądowego, ver.1.1 strona 20 z 23

21 - Podczas omiarów będzie konieczna zmiana zakresu omiarowego ameromierza, dlatego dla uniknięcia omyłki rzy odczycie jego wskazań, w tabelce naleŝy zaisywać aktualną stałą ameromierza (w A/dz) i wskazanie w działkach. Tab.7.Wyniki omiarów charakterystyki magnesowania rzekładnika rądowego Nastawy Odczyty U 2n I 0 l U k I n I /In I 1 =I U 2 V A % A/dz dz A dz V V A 1 2 dobrać odowiednią liczbę wierszy Srawdzanie rawidłowości oznaczeń zacisków rzekładnika rądowego Srawdzić rawidłowość oznaczeń zacisków rzekładnika badanego rzez orównanie z oznaczeniami rzekładnika wzorcowego w układzie Srawdzić, czy o zmianie zacisków S1S2 rzekładnika badanego ameromierz A r wskaŝe inną wartość rądu? W tabeli naleŝy zamieścić otrzymane wartości rądów A 1, A 2, A r z obu omiarów oraz wartości rądu wyliczone z róŝnicy i sumy wskazań ameromierzy A 1 i A 2. Tab.8.Wyniki srawdzenia orawności oznaczeń zacisków rzekładnika rądowego l 1 2 Nastawy Odczyty Obliczenia U k I 1 I 2 I r I 1 +I 2 I 1 -I 2 V A A A A A Wniosek Wyznaczanie wsółczynnika bezieczeństwa rzyrządu FS Wyznaczyć wsółczynnik bezieczeństwa rzyrządu FS dla badanego rzekładnika w układzie Na odstawie oisu w.4.5 wykonać omiary i wyznaczyć charakterystykę I Sx =f(i Px ) w zakresie I Px =(0 200%)I Pxn co 20% I Pxn. Procedura ostęowania oisana jest w.4.5. Podczas omiarów badany rzekładnik naleŝy obciąŝyć oornikiem suwakowym R 2 nastawionym na ok. 1 Ω. Jest to wartość rzewyŝszająca wielokrotnie znamionowe obciąŝenie rzekładnika, w celu obniŝenia wartości rądu beziecznego rzyrządu IPL do wartości łatwej do zmierzenia w laboratorium dydaktycznym. Uwaga: wykonywać omiary moŝliwie krótko, aby uniknąć uszkodzenia rzeciąŝanego rzekładnika P ix. Z wykresu I Sx =f(i Px ) wyznaczyć metodą graficzną wartość znamionowego rądu beziecznego rzyrządu IPL i na jego odstawie obliczyć wsółczynnik bezieczeństwa rzyrządu FS (.4.5, rys.12). Tab.9.Wyniki omiarów do wyznaczenia wsółczynnika bezieczeństwa rzyrządu FS l 1 2 Nastawy Odczyty Obliczenia Obliczenia orównawcze Z wykresu U k R 2 I x /I xn I 2 I 1 I r I x I sx ix δ ix I r /I2 S 2 S 2n S 2 /S2n IPL FS V Ω % A A A A A A % % VA VA % A % dobrać odowiednią liczbę wierszy Ćw. 6. Badanie rzekładnika rądowego, ver.1.1 strona 21 z 23

22 6.3. Oracowanie wyników omiarów i rzygotowanie srawozdania W srawozdaniu naleŝy zamieścić ois stanowiska omiarowego oraz w unktach kolejno zrealizowane zadania omiarowe odając: temat zadania omiarowego, schemat układu omiarowego, wykaz rzyrządów, tabelkę z wynikami omiarów i obliczeń, niezbędne wzory obliczeniowe, rzykładowe obliczenia, wykresy rzewidziane rogramem ćwiczenia. We wnioskach naleŝy rzedstawić własne uwagi na temat zrealizowanych omiarów, naotkane trudności, ocenę uzyskanych wyników, a w szczególności ustosunkować się do nastęujących zagadnień: - jakie oznaczenia znajdują się na rzekładniku? - czy rzekładnik osiada naniesione oznaczenia zgodnie z normą? - czy błąd rądowy zmieniał swoją wartość rzy zmianie obciąŝenia rzekładnika? - czy wyznaczone wartości błędu rądowego odowiadają klasie oznaczonej na rzekładniku? - jak duŝe było obciąŝenie rzekładnika w stosunku do obciąŝenia znamionowego? - czy zaobserwowaną nieliniowość charakterystyki magnesowania rzekładnika? - ile wynosi znamionowy rąd jałowy rzekładnia i czy jego wartość jest zgodna z błędem rądowym rzekładnika? - czy badany rzekładnik osiada rawidłowo oznaczone zaciski? - ile wynosi znamionowy rąd bezieczny rzyrządu IPL? - ile wynosi wsółczynnik bezieczeństwa rzyrządu FS? - jaka moc była obierana z badanego rzekładnika rzy wyznaczeniu wsółczynnika FS? 7. Pytania kontrolne 1. W jakim celu stosuje się rzekładniki rądowe? 2. Jak zbudowany jest rzekładnik rądowy? 3. Jaka jest zasada działania rzekładnika rądowego? 4. Jakie rzekładnie definiuje się dla rzekładnika rądowego? 5. Co to jest orawka zwojowa? 6. Omów schemat zastęczy rzekładnika rądowego. 7. Omów wykres wskazowy rzekładnika rądowego. 8. Jakie błędy definiuje się dla rzekładnika rądowego? 9. Co to jest centyradian? 10. Omów charakterystykę magnesowania rzekładnika rądowego? 11. Czy zwarcie strony wtórnej jest bezieczne dla rzekładnika rądowego i dlaczego? 12. Czy wolno rozewrzeć obwód wtórny rzekładnika rądowego i dlaczego? 13. Jaka jest zasada oznaczania zacisków rzekładnika rądowego? 14. W jakim celu uziemia się stronę wtórną rzekładnika rądowego? 15. W jaki sosób definiuje się klasy rzekładników rądowych? 16. Wyjaśnij róŝnice omiędzy rzekładnikami omiarowymi i zabezieczeniowymi. 17. W jaki sosób określa się wymagania na racę w stanie rzeciąŝenia rzekładnika? 18. Jak srawdzić orawność oznaczeń zacisków rzekładnika rądowego / 19. Jak wyznaczyć wsółczynnik bezieczeństwa rzyrządy FS? 20. Jak wyznaczyć znamionowy rąd jałowy rzekładnika rądowego? 8. Literatura 1. PN-EN :2000. Przekładniki-Przekładniki rądowe. Wrowadza: EN :1999, zastęuje: PN-IEC 185: PN-EN :2000/A1:2003. Przekładniki-Część 1: Przekładniki rądowe. Wrowadza: EN :1999/A1: PN-EN :2000/A2:2004. Przekładniki-Przekładniki rądowe. Wrowadza: EN :1999/A2:2003. Ćw. 6. Badanie rzekładnika rądowego, ver.1.1 strona 22 z 23

23 4. PN-EN :2006. Przekładniki-Część 8: Przekładniki rądowe elektroniczne. Wrowadza: EN :2002, zastęuje: PN-EN : PN-E-04201:1965. Przekładniki rądowe-badania zwarciowe. Norma wycofana zastąiona rzez PN-E-06552: PN-E-06552:1971. Przekładniki rądowe-ogólne wymagania i badania. Norma wycofana zastąiona rzez PN-E-06552:1984, zastęuje: PN-E-04201:1965 BN-67/ PN-E-06552:1984. Przekładniki rądowe. Norma wycofana zastąiona rzez PN-IEC 185:1994, zastęuje: PN-E-06552: PN-IEC 185:1994. Przekładniki rądowe. Norma wycofana zastąiona rzez PN-EN :2000. Wrowadza: IEC 60185:1987/A1:1990, IEC 60185:1987, zastęuje: PN-E : Chwaleba A. i inni, Metrologia elektryczna, WNT, Warszawa A. Koszmider, J. Olak, Z. Piotrowski, Przekładniki rądowe, WNT, Warszawa Isolated current and voltage transducers characteristics-alications-calculations, LEM Know-How, (CH24101E.df). LEM NORMA GmbH, Austria, htt:// Ćw. 6. Badanie rzekładnika rądowego, ver.1.1 strona 23 z 23