Умение измерять ток в контролируемой цепи без ее разрыва приобретает особое значение при пусконаладочных работах, сопряженных с большим количеством различных измерений. При этом исключается ряд нежелательных явлений, связанных с разрывом контролируемой цепи под нагрузкой, и ошибки при восстановлении контролируемой цепи после выполнения соответствующих измерений. Для измерения тока без разрыва контролируемой цепи применяют косвенные методы и специальные устройства.
При определении тока в контролируемой цепи без ее разрыва широко используют метод измерения напряжения на известном резисторе R1, включенном в эту цепь. Например, ток в анодной цепи электронной лампы YL определяют по падению напряжения Uк на резисторе R1 в цепи катода этой лампы (сопротивление смещения): Iа=Uк/R1.
Если R1=800 Ом, а вольтметр показал напряжение Uк=2 В, то анодный ток Iа =2:800=0,0025 А. Измерение напряжения на таком резисторе (800 Ом) не составляет каких-либо трудностей.
Схема измерения тока анодной цепи электронной лампы
Таким же методом определить ток, проходящий по шине из алюми-ния, сечение которой q = 100х10 = 1000 мм2 или 1х10-3 м2. Сопротивление участка шины длиной l можно определить по формуле r = rl / q. Удельное сопротивление алюминия r = 0,03х10-6 Омхм.
Измерив падение напряжения на указанном участке шины, нетрудно определить ток, проходящий по ней. Если, например, напряжение на участке шины длиной 1 м равно 0,003 В, сопротивление 1 м шины указанного сечения - 0,00003 Ом, а ток, проходящий по этой шине, - 100 А.
Принято замерять падение напряжения на выходах трансформаторов тока при проверке вторичных цепей под нагрузкой. Обычно известно сопротивление (полное) токовых цепей, поэтому, замерив падение напряжений, можно определить ток в этих цепях, а, кроме того, убедиться в исправности их.
Электропромышленностью выпускается ряд устройств, позволяющих вводить в контролируемые цепи измерительные приборы, не нарушая их целости. К ним относят испытательные зажимы и блоки, токоизмерительные клещи и др.
Использование испытательных зажимов
Испытательный зажим состоит из двух металлических пластин 2 и 6, контактных винтов (1 и 7 - для подключения проверяемых цепей, 3 и 5 - для подключения измерительных приборов и 4 - замыкания между собой пластин 2 и 6). Если требуется включить в контролируемую цепь амперметр РА4, его сначала подсоединяют к пластинам 2 и 6 винтами 3 и 5, а затем вывертывают винт 4.
Цепь при подключении амперметра разрываться не будет (до подключения она замкнута контактным винтом 4, после подключения обмотка амперметра образует дополнительную цепь, параллельную контактному винту 4, и когда его вывертывают, ток не прерывается, а проходит через обмотку амперметра).
После измерения тока в указанной цепи ввертывают контактный винт 4, шунтируя тем самым обмотку амперметра. Если затем отключают амперметр, ток не прерывается, поскольку может проходить через контактный винт 4.
Испытательный зажим (а) и подключение к нему амперметра (б)
Испытательные блоки обычно монтируют на панелях релейной защиты и автоматики для подведения к соответствующим приборам цепей от измерительных трансформаторов тока.
Каждый испытательный блок состоит из основания 4 с главными контактами 2 и 7, предварительными контактами 3 и короткозамыкателем 1, крышки 6 с контактной пластиной 5 и контрольного штепселя 12 с контактами 8 и 9 и зажимами 10 и 11 для подключения измерительных приборов.
Нетрудно убедиться, что контролируемая цепь на участке между контактными винтами испытательного блока остается замкнутой как при вставленной крышке и контрольном штепселе, так и при замене одного другим. При вставленной крышке 6 ток может проходить от контактного винта через главный контакт 2 основания 4, контактную пластину 5 крышки 6, главный контакт 7 основания 4 к контактному винту. При вынутой крышке 6 ток может проходить от контактного винта через главный контакт 2 основания 4, короткозамыкатель 1, главный контакт 7 к контактному винту.
Испытательный блок: а - с крышкой, б - с контрольным штепселем
Если на какой-то момент при вытаскивании крышки нарушится цепь тока через контактную пластину 5 крышки и еще не успеет образоваться цепь тока через короткозамыкатель 1 основания, ток может проходить по цепи от контактного винта через предварительные контакты 3 основания и контактную пластину 5 крышки к контактному винту. При вставленном контрольном штепселе с подключенным к нему амперметром ток будет проходить от контрольного винта через главный контакт 2 основания 4, контакт 9 контрольного штепселя 12, амперметр РА, контакт 8 контрольного штепселя, главный контакт 7 основания 4 к контрольному винту.
Использование электроизмерительных клещей
Электроизмерительные клещи состоят из трансформатора тока с разъемным магнитопроводом, снабженным рукоятками и амперметром. Для измерения тока, проходящего по проводнику, магнитопровод разводят, охватывают им проводник и затем сводят до смыкания обеих частей магнитопровода. Проводник с током в этом случае является и первичной обмоткой трансформатора тока.
Промышленностью выпускается несколько разновидностей электроэлектроизмерительных клещей для измерений в цепях напряжением до 10 кВ и до 600 В. Для измерения тока в цепях напряжением до 10 кВ служат клещи КЭ-44 с пределами измерений 25, 50, 100, 250 и 500 А, а также Ц90 с пределами измерений 15, 30, 75, 300 и 600 А. В этих клещах рукоятки надежно изолированы от магнитопровода.
Для измерения тока в цепи напряжением до 600 В применяют клещи Ц30 с пределами измерений 10, 25, 100, 250, 500 А, которыми можно измерять и напряжение на двух пределах - до 300 и 600 В. Кроме того, выпускают электроизмерительные клещи, входящие в комплект к другим измерительным устройствам и аппаратам, например к вольтамперфазометру ВАФ-85, позволяющие измерять ток в электрических цепях без их разрыва на пределах измерений 1-5 и 10 А.