Misura di alte correnti e alte tensioni
La misurazione di correnti continue fino a 6000 I viene solitamente prodotta utilizzando strumenti di un sistema magnetoelettrico con shunt.
Gli shunt ad alta corrente diventano ingombranti, pesanti e costosi, ad esempio uno shunt 75ShS 6000 A pesa 24 kg. Inoltre, l'uso di shunt per correnti elevate non fornisce una precisione sufficiente e le perdite di potenza in essi contenute sono elevate, ad esempio, nello shunt sopra menzionato a una tensione nominale di 75 mV, la perdita di potenza è di 6000 A x 0,075 V = 450 W. Pertanto, per misurare grandi correnti costanti, vengono utilizzati trasformatori di corrente costante, prodotti per correnti nominali primarie da 7,5 a 70 kA con una corrente secondaria di 5 A.
Riso. 1. Shunt B6 — corrente nominale 1A — 15kA — caduta di tensione 100mV
Come nei circuiti in corrente alternata, l'avvolgimento primario è collegato al circuito della corrente misurata (nella sezione del filo), mentre gli avvolgimenti secondari sono collegati ad una sorgente di tensione sinusoidale in serie al carico. In essi viene indotto un EMF, il cui valore dipende dalla corrente primaria.La corrente secondaria è proporzionale alla corrente primaria se la resistenza di carico è molto inferiore alla resistenza induttiva degli avvolgimenti.
Lo schema del trasformatore DC è mostrato in Fig. 2.
Un trasformatore CC è costituito da due nuclei chiusi identici, ciascuno dei quali ha due avvolgimenti sovrapposti l'uno all'altro. I nuclei sono fatti di permaloid.
La corrente continua misurata scorre attraverso gli avvolgimenti primari collegati in serie. Due avvolgimenti secondari collegati in serie (o parallelo) sono collegati tramite un raddrizzatore a una fonte di alimentazione CA.
Gli avvolgimenti secondari sono collegati in modo tale che durante il primo semiciclo di corrente alternata i2 secondario n. p.i2w2 nel primo nucleo ha verso opposto rispetto al primario n. p.i1w21 e nel secondo nucleo le direzioni del primario e del secondario n. v. partite. Nel secondo semiperiodo, invece, nel primo nucleo della direzione n. v. coincidono, e nella seconda avranno direzioni opposte.
Riso. 2. Schema di un trasformatore di misura DC
In presenza di una corrente misurata costante nel circuito primario del trasformatore di corrente, nel circuito secondario scorrerà una corrente alternata con una forma rettangolare della curva e nella diagonale del raddrizzatore a ponte fluirà una corrente continua a cui il raddrizzatore a ponte meccanismo di misurazione è collegato. La variazione dell'entità della corrente misurata porterà a una variazione del N primario con F = i1wl.
Misurando la corrente secondaria e moltiplicandola per quella reale Sì ogni coefficiente di trasformazione, otteniamo il valore effettivo della corrente primaria.
Riso. 3. Caratteristiche del trasformatore di corrente: a — curva di magnetizzazione; b — curva di corrente nel circuito secondario; c — curva attuale nel glucometer.
La misurazione di grandi correnti alternate, di norma, viene eseguita da amperometri di sistemi elettromagnetici, ferrodinamici, elettrodinamici, che vengono accesi misurando trasformatori di corrente, prodotti per correnti primarie nominali fino a 25 kA.
Utilizzato in alcuni casi, l'inclusione di amperometri direttamente nella sezione di fili o sbarre (senza trasformatori di corrente) a tensioni di circuito superiori a 500 V dovrebbe essere effettuata in modo tale da garantire la sicurezza del servizio e la comodità di osservare le letture di il dispositivo .Gli amperometri in questi casi sono spesso isolati da terra montandoli su isolatori.
Nei circuiti ad alta tensione, indipendentemente dal tipo di corrente e frequenza, bisogna puntare a inserire un amperometro in una sezione del circuito a potenziale uguale o prossimo al potenziale di terra, perché altrimenti c'è pericolo per lo sperimentatore e personale di manutenzione, possono derivare ulteriori errori dal campo elettrico e da condizioni sfavorevoli per il funzionamento dell'isolamento del dispositivo, che in questo caso deve essere coerente con la tensione operativa del circuito misurato.
Nei circuiti CC ad alta tensione, la tensione può essere misurata:
1) voltmetri del sistema magnetoelettrico, fabbricati per tensioni nominali fino a 6 kV,
2) voltmetri del sistema elettrostatico, prodotti per una tensione nominale fino a 100 kV,
3) utilizzando trasformatori di misura della tensione continua.
Nella fig. 4 è uno schema di un trasformatore di misura della tensione continua. Gli avvolgimenti primari del trasformatore collegati in serie con la resistenza aggiuntiva sono collegati alla tensione misurata.Gli avvolgimenti secondari collegati in parallelo sono collegati tramite un raddrizzatore a un'alimentazione CA. Un meccanismo di misurazione è incluso nella diagonale del circuito raddrizzatore.
Riso. 4. Schema di un trasformatore per la misura della tensione continua
Riso. 5. Chilovoltmetro elettrostatico
Nei circuiti CA ad alta tensione, la misurazione della tensione viene solitamente eseguita con voltmetri classificati a 100 V collegati tramite trasformatori di misurazione della tensione. In questo caso, da un lato, vengono meno le difficoltà di realizzare dispositivi direttamente per l'alta tensione, dall'altro viene eliminato il pericolo per il personale di servizio quando si lavora con dispositivi di misura collegati direttamente ai cavi dell'alta tensione.
Nella tecnologia ad alta tensione, per misurare l'alta tensione vengono spesso utilizzati speciali voltmetri elettrostatici, candele di accensione e oscilloscopi elettronici. Gli ultimi due di questi dispositivi sono utilizzati principalmente per misurare gli impulsi di tensione.