Измерительные трансформаторы предназначены для изоляции измерительных приборов и аппаратов автоматической защиты от цепи высокого напряжения, расширения пределов измерения измерительных приборов.
Применение этих приборов, которые обладают различными пределами, дает возможность использовать одни и те же приборы со стандартными пределами измерения (100 В и 5 А) для проведения измерений в различных цепях посредством данных приборов через измерительные трансформаторы с различными коэффициентами трансформации.
Различают измерительные трансформаторы напряжения, применяемые для включения вольтметров, частотомеров, цепей напряжения измерительных приборов (ваттметров, счетчиков, фазометров) и реле, а также трансформаторы тока, предназначенные для включения амперметров, цепей тока измерительных приборов и реле.
Устройство трансформатора напряжения и его условное обозначение показаны на рисунках 46 и 47. Первичная обмотка таких трансформаторов, которая является и обмоткой высшего напряжения, имеет большое число витков и включается как вольтметр под измеряемое напряжение U1; вторичная же обмотка является обмоткой низшего напряжения, имеет меньшее количество витков и замыкается на вольтметр и цепи напряжения других приборов.
Измерительный прибор относительно вторичной обмотки соединяется параллельно, что обеспечивает действие одного и того же вторичного напряжения. Трансформатор напряжения в условиях работы находится в условиях холостого хода, так как сопротивление вольтметра и цепей напряжения измерительных приборов велико. Поэтому внутренние падения напряжения в обмотках измерительного трансформатора не принимают больших значении, поэтому U1 = E1 и U2 = E2. Итак, с помощью измерительного трансформатора во вторичную цепь передается пропорционально измененное значение первичного трансформатора.
Напряжения первичного высокого напряжения. Определяя низкое напряжение, можно определить первичное высокое напряжение. Фаза вторичного напряжения противоположна фазе первичного.
Первичное и вторичное напряжения строго пропорциональны, если внутренние падения напряжения измерительного трансформатора равны нулю. В реальных ситуациях присутствие падений внутренних напряжений приводит к неточностям при передаче напряжения. Данные неточности приводят к появлению погрешностей напряжения, а неточности в передаче фаз способствует появлению угловой погрешности.
Погрешностью напряжения называется выражаемая в процентах погрешность в измерениях первичного напряжения, которая относится к действительному значению этого напряжения. Угловая погрешность — это угол ?u, который образуется между вектором первичного напряжения и смещенным на 180° вектором вторичного напряжения. Ее измеряют в минутах и считают положительной, если повернутый на 180° вектор вторичной величины опережает вектор первичной величины.
Трансформатор тока включают в линию так же, как амперметр, последовательно с измеряемым объектом, а вторичную обмотку замыкают на амперметр и цепи тока других измерительных приборов.
Трансформаторы напряжения позволяют определять большую силу тока на основании измерения небольшой силы тока в условиях полной безопасности. Также трансформаторы тока используют для измерения больших токов в установках с напряжением ниже 1000 В.