189914134 4 Uredjaji Za Merenje

UreUređajiđaji za za merenjemerenje pripri ispitivanjimaispitivanjima

� Za merenje struja koristi se:- ampermetar- šantovi- merni sistemi na bazi Rogovskog- merni strujni transformatori- kombinovani naponsko-strujni transformator

Uređaji za merenje velikih strujaUređaji za merenje velikih struja

Merenje velikih struja pomoMerenje velikih struja pomoćću u ššantovaantova

� Merenje velikih struja se može u većini slučajeva svesti na merenje pada napona na poznatom otporu, tzv. šantu

� U slučaju velikih struja industrijske učestanosti pad napona na šantumože da se meri voltmetrom

� U sučaju velikih udarnih struja pad napona na šantu se meri osciloskopom, iz pada napona dobijenog na osciloskopu može da se odredi:- vreme trajanja čela talasa- vreme trajanja začelja talasa- amplituda udarne struje (deljenjem pada napona sa otporom šanta)

∆U=R·I

R

+

� Greške pri merenjima nastaju:- ako šant osim omskog otpora sadrži i neku induktivnost- ako se otpor šanta menja sa temperaturom

� Procena greške usled postojanja induktivnosti šanta L:

dIU R I L

dt∆ = ⋅ +

m

č

IdI

dt T≈

mm

č

IU R I L

T∆ = ⋅ +

- relativna greška pri merenju:1

m

č š

m č č

IL

T TL

R I R T Tδ = = ⋅ =

⋅

- pri merenju Im:

- uslov da greška bude manja od 5%:20

č

š

TT ≤

t

I

� Procena greške usled postojanja induktivnosti šanta L pri merenju struje kosog čela

( ) m

č

Ii t t

T= ⋅

( )m

i t I=

čt T<

čt T≥

za

za

m m

č č

I IU R t L

T T∆ = ⋅ ⋅ +

mU R I∆ = ⋅

čt T<

čt T≥

za

za

- relativna greška pri merenju:1

m

č š

m

č

IL

T TL

I R t tR t

T

δ = = ⋅ =

⋅

I

I/n

∆∆∆∆U

R

PetljastiPetljasti ššantant

� Petljasti šant se pravi od snopa bifilarno motanih otpornih žica koje su raspoređene u krug i svojim krajevima vezane za dovodnu i odvodnu ploču

i

I-ii

Ii

∆U=R·i

KoaksijalniKoaksijalni ššantant

Zc

R

� Koaksijalni šant se koristi za merenje većih struja, struja se deli na dva dela:- veći deo struje teče kroz omotač unutrašnjeg šupljeg valjka- manji deo struje teče preko koaksijalnog kabla i njegovog završnog otpora kabla, Zc

� Relativna greška kod koaksijalnog šanta

- pad napona na šantu: ( )U R I i∆ = ⋅ −

- pad napona na završnom otporu kabla: cU Z i∆ = ⋅

c

Ri I

R Z= ⋅

+

- pad napona na završnom otporu kabla:

1

m

c c č s

m m m c č č

IR dI Rdi L LLR Z dt R Z T TLdt

R I R I R I R Z T Tδ

⋅ ⋅+ +

= = = = ⋅ =⋅ ⋅ ⋅ +

- vremenska konstanta skupa Ts je mala jer je L malo i zbor Zc<<R

i1

i2

R

Kalem Kalem RogovskogRogovskog

� Kalem Rogovskog predstavlja namotaj u vidu torusa koji obuhvata provodnik u kome treba izmeriti veliku struju, izlazni krajevi torusnognamotaj zatvoreni su preko otpora R sa koga se meri pad napona

� Princip rada kalema Rogovskog

1 2

2 20

ek

di diM R i L

dt dt− − =

2

2 2ek

diL R i

dt>>

2ekR r R= +

1 2

2

di diM L

dt dt=

2 2 1

2

MU Ri Ri

L= =

2 1

2

Mi i

L=

- da bi merenje bilo tačno:

- ekvivalentni omski otpor sekundarnog kola:

- pad napona koji se meri na otporu R:

Naponski transformatorNaponski transformator

� Naponski transformator je uređaj čiji je sekundarni napon u normalnom radu praktično proporcionalan primarnom naponu i sa njim je praktično u fazi

� Uloga naponskog transformatora je da primarne napone transformiše na vrednosti kompatibilne sa naznačenim naponima mernih instrumenata i zaštitnih uređaja i da te uređaje pouzdano odvoji od visokih primarnih napona

� Uslov da sekundarni napon bude proporcionalan primarnom naponu iu fazi sa njim:

1 1

2 2

u

U Nm

U N= =

� Prethodni uslov u potpunosti ispunjava samo idealni transformator, kod realnog transformatora postoji- padovi napona na otporima namotaja- struja magnećenja koja je veća od nule- rasipni fluks

� Zamenska šema naponskog transformatora sadrži:- idealni transformator- otpornost i reaktansu rasipanja primarnog namotaja R1 i X1

- otpornost i reaktansu rasipanja sekundarnog namotaja R2 i X2

- otpornost i reaktansu magnećenja R0 i X0

� Svođenje sekundarnih veličina na primarnu stranu namotaja:

� Svođenje primarnih veličina na sekundarnu stranu namotaja:

2 2uU m U′ = ⋅ 2 2

1

u

I Im

′ = ⋅ 2

2 2uR m R′ = ⋅

2

2 2uX m X′ = ⋅

1 1

1

u

U Um

′′= ⋅ 1 1uI m I′′ = ⋅ 1 12

1

u

R Rm

′′= ⋅1 12

1

u

X Xm

′′= ⋅

� Naponska greška ili greška prenosa naponskog transformatora je procentualno odstupanje sekundarnog napona od svoje teorijski tačne vrednosti usled čega odnos transformacije nije jednak naznačenom:

gde su:mu – naznačeni odnos transformacijeU1 – efektivna vrednost primarnog naponaU2 – efektivna vrednost sekundarnog napona

2 1

1

(%) 100uu

m U Up

U

−= ⋅

� Fazna greška naponskog transformatora je fazni pomeraj između sekundarnog i primarnog napona, kada se primarni napon izabere za referentni (fazna greška se izražava u minutima kružnog luka)

� Dvopolno izolovani naponski transformatori- imaju sve delove primarnog namotaja, uključujući i priključke, izolovane prema zemlji- mogu se priključiti između dve faze ili između faze i zemlje

� Jednopolno izolovani naponski transformatori- imaju jedan kraj primarnog namotaja predviđen za direktno uzemljenje- mogu se priključivati samo između faznog provodnika i zemlje- naponski transformatori za 110 kV i više napone se izvode samo kao jednopolno izolovani)

Podela naponskih transformatora po Podela naponskih transformatora po

uzemljenju primarnih namotajauzemljenju primarnih namotaja

Podela naponskih transformatora prema Podela naponskih transformatora prema

nameninameni

� Naponski transformatori za merenje- namenjeni su prenosu informacionih signala mernim instrumentima i brojilima- zahteva se veća tačnost u uskom naponskom području oko naznačenog napona

� Naponski transformatori za zaštitu- namenjeni su prenosu informacionih signala zaštitnim i kontrolnim uređajima- zahteva se manja tačnost u širem naponskom području


nanaččinu transformacije naponainu transformacije napona

� Induktivni naponski transformator- sastoji se od primarnog i sekundarnog namotaja induktivno spregnutnih preko magnetskog kola (jezgra)- ima jedno magnetsko kolo (jezgro) sa jednim primarnim i više sekundarnih namotaja- broj zavojaka direktno zavisi od primarnog napona- optimalni su naponi od 10 kV do 110 kV

� Kapacitivni naponski transformator- sastoji se od kapacitivnog delitelja i elektromagnetske jedinice tako konstruisanih i spojenih da je sekundarni napon elektromagnetskejedinice praktično proporcionalan primarnom naponu i u praktično u fazi sa njim- koriste se pri naponima 110 kV i više


izolacionom sredstvuizolacionom sredstvu

� Epoksidni naponski transformatori- najčešće se rade za naznačene napone do 35 kV- namenjeni su isključivo za unutrašnju montažu

� Malouljni naponski transformatori- koriste se za napone više od 35 kV, naročito ako su predviđeni za spoljašnju montažu- za visoke i vrlo visoke napone se rade sa otvorenim ili zatvorenim jezgrom

� SF6 naponski transformatori- koriste za izolaciju gas sumporni heksafluorid (SF6) koji ima dobra izolaciona svojstva- pri naponima do 145 kV primarni namotaj je zaliva epoksidnomsmolom a izolacija prema kućištu je gas SF6

Osnovne karakteristiOsnovne karakterističčne veline veliččine naponskih ine naponskih

transformatoratransformatora

� Naznačeni primarni napon je efektivna vrednost primarnog napona koja se upisuje na natpisnoj pločici transformatora i prema kojoj se određuju osobine transformatora- za dvopolno izolovane: naznačeni napon transformatora odgovara međufaznom naponu mreže- za jednopolno izolovane: naznačeni napon transformatora odgovara faznom naponu mreže

� Naznačeni sekundarni napon je efektivna vrednost sekundarnog napona koja se upisuje na natpisnoj pločici transformatora i prema kojoj se određuju osobine transformatora- za dvopolno izolovane: 100 V i 200 V- za jednopolno izolovane: 100/√3 i 200/√3- za sekundarne namotaje koji su namenjeni za spajanje u otvoren trougao: 100/3 i 200/3

� Naznačeni odnos transformacije (mu) je odnos naznačenog primarnog napona i naznačenog sekundarnog napona

� Naznačena snaga je vrednost prividne snage koju transformator može davati sekundarnom kolu pri nazivnom sekundarnom naponu i priključenom naznačenom opterećenju- standardne vrednosti: 10-20-25-30-50-75-100-200-300-400-500 VA

� Naznačeni faktor napona zavisi od načina uzemljenja mreže i načina priključenja transformatora na mrežu

� Klasa tačnosti ukazuje na granice naponske greške kada se transformator upotrebljava prema unapred predviđenim uslovima:- klasa tačnosti naponskih transformatora za merenje označava se brojem koji je jednak apsolutnoj vrednosti naveće dozvoljene naponske greške (pu%), standardne klase tačnosti: 0.1-0.2-0.5-1-3- klasa tačnosti naponskih transformatora za zaštitu se sastoji od broja koji je jednak apsolutnoj vrednosti naveće dozvoljene naponske greške (pu%) u granicama između 5% nazivnog napona i napona koji odgovara nazivnom faktoru napona, i slova P iza; standardne vrednosti kalse tačnosti su 3P i 6P

� Tehničke karakteristike naponskih transformatora koji se koriste u prenosnoj mreži Elektroprivrede Srbije

� Naponski merni transformator sa epoksidnom izolacijom i malouljninaponski transformator

Strujni transformatorStrujni transformator

� Strujni transformator je uređaj čija je sekundarna struja u normalnom radu praktično proporcionalna primarnoj i sa njom je praktično u fazi

� Uloga strujnog transformatora je da primarne struje transformiše na vrednosti kompatibilne sa naznačenim strujama mernih instrumenata i zaštitnih uređaja i da te uređaje pouzdano odvoji od visokih primarnih napona

� Uslov da sekundarna struja bude proporcionalna primarnoj struji i u fazi sa njom:

1 1

1 1 2 2

2 2

i

I NN I N I m

I N= ⇒ = =

� Prethodni uslov ne može biti ispunjen u potpunosti jer je potreban napon na sekundaru odnosno određen broj amperzavojaka primarnog namotaja je potreban za magnetizaciju jezgra- koriste se jezgra od visokopermeabilnih magnetskih materijala- otpor sekundarnog kola treba da bude što manji- sekundarni priključci u pogonu ne smeju ostaji otvoreni!

� Strujna ili greška prenosa strujno transformatora je procentualno odstupanje sekundarne struje od svoje teorijski tačne vrednosti:

gde su:mi – naznačeni odnos transformacijeI1 – efektivna vrednost primarne strujeI2 – efektivna vrednost sekundarne struje

2 1

1

(%) 100ii

m I Ip

I

−= ⋅

� Fazna greška strujnog transformatora je fazni pomeraj imeđusekundarne i primarne struje, kada se sekundarna struja izabere za referentnu (fazna greška se izražava u minutima kružnog luka)

� Strujni transformator sa primarnim provodnikom i sa sopstvenom primarnom izolacijom- klasičan strujni transformator jer ima sopstveni primarni namotaj sa jednim ili više zavojaka

� Strujni transformator bez primarnog provodnika i bez sopstvene primarne izolacije (obuhvatni strujni transformator)- može se postaviti na izolovan provodni izolator, provodnik ili kabl

� Strujni transformator bez primarnog provodnika ali sa sopstvenomprimarnom izolacijom (sabirnički strujni transformator)- može se postaviti na provodnik, šinu ili sabirnicu

Podela strujnih transformatora prema Podela strujnih transformatora prema

primarnom provodnikuprimarnom provodniku

Podela strujnih transformatora prema nameniPodela strujnih transformatora prema nameni

� Strujni transformatori za merenje- namenjeni su prenosu informacionih signala mernim instrumentima i brojilima- zahteva se veća tačnost u uskom strujnom području oko naznačene struje

� Strujni transformatori za zaštitu- namenjeni su prenosu informacionih signala zaštitnim i kontrolnim uređajima- zahteva se manja tačnost u širem strujnom području


konstrukcijikonstrukciji

� Potporni strujni transformator- služi kao nosač provodnika u primarnom strujnom kolu

� Provodni strujni transformator- može da se koristi i kao provodni izolator

� Štapni strujni transformator- primarni provodnik je načinjen u obliku štapa ili niza paralelnih štapova


izolacionom sredstvuizolacionom sredstvu

� Epoksidni strujni transformatori- najčešće se rade za naznačene napone do 35 kV- namenjeni su isključivo za unutrašnju montažu

� Malouljni strjuni transformatori- koriste se za napone više od 35 kV, naročito ako su predviđeni za spoljašnju montažu- za visoke i vrlo visoke napone se rade sa otvorenim ili zatvorenim jezgrom

� SF6 strujni transformatori- koriste za izolaciju gas sumporni heksafluorid (SF6)

Osnovne karakteristiOsnovne karakterističčne veline veliččine strujnih ine strujnih

transformatoratransformatora

� Naznačena primarna struja je efektivna vrednost primarne struje koja se upisuje na natpisnoj pločici transformatora i prema kojoj se određuju osobine transformatora- standardne vrednosti: 10-12.5-15-20-25-30-40-50-60-75 A ili njihovi decimalni umnošci

� Naznačena sekundarna struja je efektivna vrednost sekundarne struje koja se upisuje na natpisnoj pločici transformatora i prema kojoj se određuju osobine transformatora- standarndne vrednosti su 1 A i 5 A

� Naznačeni odnos transformacije (mi) je odnos naznačene primarne struje i naznačene sekundarne struje

� Naznačena snaga je vrednost prividne snage koju transformator daje sekundarnom kolu pri nazivnoj sekundarnoj i priključenom naznačenom opterećenju- standardne vrednosti snaga strujnih transformatora za merenje:

2.5-5-10-15-30 VA- standardne vrednosti snaga strujnih transformatora za zaštitu:

10-15-30-45-60 VA� Klasa tačnosti ukazuje na granice strujne greške pod utvrđenim

uslovima upotrebe:- klasa tačnosti strujnih transformatora za merenje je broj koji je jednak apsolutnoj vrednosti naveće dozvoljene strune greške (pi %), pod naznačenim opterećenjem i 120% naznačene primarne struje; standardne klase tačnosti: 0.1-0.2-0.5-1-3-5- klasa tačnosti strujnih transformatora za zaštitu se sastoji od broja koji je jednak najvećem dozvoljenom postotku složene greške (pis%) pri naznačenoj primarnog graničnoj struji tačnosti i slova P iza; standardne klase tačnosti: 5P i 10P

� Faktor sigurnosti definiše se samo za strujne transformatore za merenja kao odnos naznačene sigurnosne struje prema naznačenoj struji:

� Naznačena sigurnosna struja I1s je vrednost primarne struje koji je naznačio proizvođač kao najmanju primarnu struju sa kojom efektivna vrednost sekundarne struje I2s pomnožena naznačenim odnosom transformacije ne prelazi 0.9 puta vrednost primarne struje

1

1

ss

n

IF

I=

2 10.9

i s sm I I≤

� Složena greška strujnog transformatora:

2

2 1

1 0

100 1(%) ( )

T

is ip m i i dt

I T= −∫

� Fizički smisao faktora sigurnosti: označava pri kojoj prekomernoj struji, izraženoj kao umnožak naznačene struje I1n merno jezgro ulazi u zasićenje

� zavisnost primarne i sekundarne struje strujnog transformatora zamerenje

1 – prava zavisnosti primarne i sekundarne struje kada je pi=02 – idealna kriva strujnog transformatora za merenje3 – stvarna karakteristika strujnog transformatora

� Strujni merni transformator sa epoksidnom izolacijom i malouljni strujnitransformator

InduktivniInduktivni strujnostrujno naponskinaponski mernimerni

transformatoritransformatori

� Strujno naponski merni transformatori mere struju na primarnoj strani, a na sekundarnoj strani daju napon koji je proporcionalan primarnojstruji

� Modifikovani strujni transformatori bez gvozdenog jezgra ili sa otvorenim magnteskim kolom, tako da cela primarna struja teče kroz granu magnećenje (jednaka je struji magnećenja)

� Da bi se izbeglo zasićenje pri kvarovima, dužina zazora se bira prema dvostrukoj maksimalnoj vrednosti naizmenične komponente struje kvara

� Ovakav transformator se može opteretiti samo naponski (sa velikom impedanskom)

189914134 4 Uredjaji Za Merenje

Documents

Transcript of 189914134 4 Uredjaji Za Merenje