Змінні струми і напруги бувають занадто великі для вимірювання їх шляхом прямого підключення до них вимірювальних приладів або захисних реле У цьому випадку використовують трансформатори напруги (потенціалу) і струмові трансформатори Трансформатор напруги являє собою трансформатор з малим струмом холостого ходу і індукцією розсіяння і служить для гальванічної розвязки високовольтної первинного кола від низьковольтної вимірювальної вторинної ланцюга Зазвичай напруга на вторинній обмотці в цих трансформаторах вибирають рівним 120 В Ці трансформатори роблять як з одного ізольованою первинної обмоткою (Для вимірювання напруги фаза-земля), так і з двома ізольованими первинними обмотками (для вимірювання напруги між фазами) В обох випадках для забезпечення безпеки корпус трансформатора повинен бути наглухо заземлений Ланцюги всіх первинних обмоток повинні бути забезпечені запобіжниками, що забезпечують захист від їх короткого замикання на землю Для цих цілей існують спеціальні запобіжники на середню напругу У первинному ланцюзі цих трансформаторів можливі великі пускові струми з цієї причини запобіжники в первинної ланцюга захищають тільки від короткого замикання на землю, а для захисту від перегріву застосовують запобіжник і у вторинній ланцюга Крім того, один з висновків вторинної обмотки повинен бути заземлений з міркувань безпеки

У токовьюс трансформаторах первинна обмотка може бути дійсно обмоткою, а може бути виконана у вигляді прохідного ізолятора з провідником всередині нього Для вимірювання малих струмів або досягнення високої точності використовують трансформатори з декількома витками в первинній обмотці і великим числом витків у вторинній обмотці, так що великий струм первинної обмотки перетвориться в маленький струм вторинної, який і може бути виміряний небудь амперметром або поданий на обмотку захисного реле

У струмових трансформаторах з первинною обмоткою у вигляді прохідного ізолятора вторинна обмотка намотується на тороїдальний сердечник, подібно обгортці на подарунковий пончик Ток первинної обмотки проходить через провідник, розташований в отворі тороида Зазвичай струм вторинної обмотки вибирають близько 5 А Вторинна обмоткалюбого токового трансформатора завжди повинна бути приєднана до навантаження з низьким імпедансом Справа в тому, що при протіканні струму в первинній обмотці в відсутність навантаження вторинної обмотки на її висновках можливе виникнення дуже високої напруги Один висновок вторинної обмотки для забезпечення безпеки повинен бути заземлений

Для того щоб досить точно передавати форму струму промислової частоти, вимірювальні трансформатори повинні мати хорошу передавальну характеристику на частотах до 3 .. 5 кГц

Ще одним засобом вимірювання струму є котушка Роговського Вона складається з одношарової тороїдальної обмотки, намотаною на немагнітному осерді Обмотка займає всі 360 ° окружності тора так, що кінець обмотки примикає до її початку Для виключення впливу витка, створюваного самої котушкою, її кінець повертають до початку, прокладаючи уздовж окружності тороида Обмотка повинна мати електростатичний екран у формі незамкнутого витка Вихідна напруга пропорційно di / dt вимірюваного струму Для отримання сигналу, пропорційного струму, використовується фільтр нижніх частот або стробований інтегратор

Деякі котушки Роговського роблять у формі довгого тонкого соленоїда, загнутого навколо провідника, струм в якому необхідно виміряти Така котушка набагато менше токового трансформатора і легше в монтажі Однак, як і струмовий трансформатор, котушка Роговського НЕ пріменімадля вимірювання постійного струму

Ще одним приладом для вимірювання струму є перетворювач на ефекті Холла Він складається з сердечника, виконаного із залізних пластин, в зазор якого поміщений власне датчик Холла, а провідник, струм в якому необхідно виміряти, проходить через центральний отвір сердечника Датчик Холла генерує маленьке постійна напруга під впливом магнітного поля, перпендикулярного його площині і струму збудження, що проходить через датчик в напрямку, перпендикулярному розташуванню вихідних електродів Ці перетворювачі можуть мати високу точність, але схильні до дії перешкод від зовнішніх магнітних полів і чутливі до розташування провідників вимірюваної ланцюга У деяких перетворювачах цього типу використовується балансування за допомогою додаткового зовнішнього джерела Токачи

Вимірювання в високовольтних лініях електропередачі іноді виконуються з використанням оптичних методів Деякі кристали мають властивість змінювати вісь поляризації світла під впливом магнітного поля Ці зміни можуть бути виміряні і співвіднесені з струмом, що створює магнітне поле Інші оптичні явища повязані з дією електричного напруги на деякі кристали Ці оптичні методи вимірювань забезпечують можливість високовольтних вимірювань при повній ізоляції власне засобів вимірювання у вторинній ланцюга

Джерело: Сукер К Силова електроніка Керівництво розробника – М: Видавничий дім «Додека-ХХI, 2008 – 252 c: Ил (Серія «Силова електроніка»)