Messung hoher Ströme und hoher Spannungen
Die Messung von Gleichströmen bis 6000 I erfolgt üblicherweise mit Werkzeugen eines magnetoelektrischen Systems mit Shunts.
Hochstromshunts werden sperrig, schwer und teuer, zum Beispiel wiegt ein 75ShS 6000 A Shunt 24 kg. Darüber hinaus bietet der Einsatz von Shunts für hohe Ströme keine ausreichende Genauigkeit und die Leistungsverluste in ihnen sind groß, beispielsweise beträgt der Leistungsverlust im oben genannten Shunt bei einer Nennspannung von 75 mV 6000 A x 0,075 V = 450 W. Daher werden zur Messung großer Konstantströme Konstantstromwandler verwendet, die für Bemessungsprimärströme von 7,5 bis 70 kA bei einem Sekundärstrom von 5 A gefertigt sind.
Reis. 1. Shunt B6 – Nennstrom 1A – 15kA – Spannungsabfall 100mV
Wie bei Wechselstromkreisen ist die Primärwicklung an den Messstromkreis (im Drahtabschnitt) angeschlossen, während die Sekundärwicklungen an eine sinusförmige Spannungsquelle in Reihe mit der Last angeschlossen sind. In ihnen wird eine EMK induziert, deren Wert vom Primärstrom abhängt.Der Sekundärstrom ist proportional zum Primärstrom, wenn der Lastwiderstand deutlich kleiner ist als der induktive Widerstand der Wicklungen.
Das Schema des Gleichstromtransformators ist in Abb. dargestellt. 2.
Ein Gleichstromtransformator besteht aus zwei identischen geschlossenen Kernen, in denen jeweils zwei übereinander liegende Wicklungen vorhanden sind. Die Kerne bestehen aus Permaloid.
Der gemessene Gleichstrom fließt durch die in Reihe geschalteten Primärwicklungen. Zwei in Reihe (oder parallel) geschaltete Sekundärwicklungen sind über einen Gleichrichter an eine Wechselstromquelle angeschlossen.
Die Sekundärwicklungen sind so geschaltet, dass während der ersten Halbwelle der Wechselstrom i2 sekundär n fließt. p. i2w2 im ersten Kern hat die entgegengesetzte Richtung in Bezug auf das primäre n. S. i1w21 und im zweiten Kern die Richtungen des primären und sekundären n. v. Streichhölzer. In der zweiten Halbperiode hingegen im ersten Kern der n-Richtung. v. fallen zusammen, und im zweiten haben sie entgegengesetzte Richtungen.
Reis. 2. Schema eines DC-Messwandlers
Bei Vorhandensein eines konstanten Messstroms im Primärkreis des Stromwandlers fließt im Sekundärkreis ein Wechselstrom mit rechteckiger Kurvenform und in der Diagonale des Brückengleichrichters, zu dem der Stromwandler führt, ein Gleichstrom Messwerk angeschlossen ist. Die Änderung der Größe des gemessenen Stroms führt zu einer Änderung des Primär-N. mit F =i1wl.
Indem man den Sekundärstrom misst und ihn mit dem tatsächlichen Strom multipliziert Ja, jeder Transformationskoeffizienterhalten wir den tatsächlichen Wert des Primärstroms.
Reis. 3. Eigenschaften des Stromwandlers: a — Magnetisierungskurve; b – Stromkurve im Sekundärkreis; c – aktuelle Kurve im Glukometer.
Die Messung großer Wechselströme erfolgt in der Regel mit Amperemetern elektromagnetischer, ferrodynamischer, elektrodynamischer Systeme, die durch Messstromwandler eingeschaltet werden, die für Nennprimärströme bis 25 kA ausgelegt sind.
In einigen Fällen sollte der Einbau von Amperemetern direkt in den Abschnitt von Drähten oder Sammelschienen (ohne Stromwandler) bei Stromkreisspannungen über 500 V so erfolgen, dass die Betriebssicherheit und die bequeme Beobachtung der Messwerte gewährleistet sind Das Gerät. Amperemeter werden in solchen Fällen oft von der Erde isoliert, indem sie auf Isolatoren montiert werden.
In Hochspannungsstromkreisen muss unabhängig von der Art des Stroms und der Frequenz darauf geachtet werden, dass in einem Abschnitt des Stromkreises ein Amperemeter auf einem Potenzial gleich oder nahe dem Erdpotenzial eingebaut wird, da sonst eine Gefahr für den Experimentator und den Experimentator besteht Wartungspersonal können zusätzliche Fehler durch das elektrische Feld und ungünstige Bedingungen für den Betrieb der Isolierung des Geräts entstehen, die in diesem Fall mit der Betriebsspannung des gemessenen Stromkreises übereinstimmen muss.
In Hochspannungs-Gleichstromkreisen kann die Spannung gemessen werden:
1) Voltmeter des magnetoelektrischen Systems, die für Nennspannungen bis 6 kV hergestellt werden,
2) Voltmeter des elektrostatischen Systems, die für eine Nennspannung bis 100 kV hergestellt werden,
3) Verwendung von Gleichspannungsmesswandlern.
In Abb. 4 ist ein Diagramm eines Gleichspannungsmesstransformators. Die mit dem Zusatzwiderstand in Reihe geschalteten Primärwicklungen des Transformators liegen an der Messspannung.Die parallel geschalteten Sekundärwicklungen sind über einen Gleichrichter an eine Wechselstromversorgung angeschlossen. In der Diagonale des Gleichrichterkreises ist ein Messwerk eingebaut.
Reis. 4. Schema eines Transformators zur Messung von Gleichspannung
Reis. 5. Elektrostatisches Kilovoltmeter
In Hochspannungs-Wechselstromkreisen erfolgt die Spannungsmessung normalerweise mit Voltmetern mit einer Nennspannung von 100 V, die über Spannungsmesstransformatoren angeschlossen sind. In diesem Fall entfallen einerseits die Schwierigkeiten, Geräte direkt für Hochspannung herzustellen, andererseits entfällt die Gefahr für das Servicepersonal beim Arbeiten mit direkt an Hochspannungsleitungen angeschlossenen Messgeräten.
In der Hochspannungstechnik werden zur Messung der Hochspannung häufig spezielle elektrostatische Voltmeter, Zündkerzen und elektronische Oszilloskope eingesetzt. Die letzten beiden dieser Geräte dienen hauptsächlich der Messung von Spannungsimpulsen.