Трансформатор тока и напряжения

 

ТРАНСФОРМАТОР ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ , содержащий первичную обмотку. тороидгипьный сердечник с расположенной на нем вторичной обмоткой, экран, причем первичная обмотка, экран и изоляция образуют одно плечо делителя напряжения, а также .конденсатор, включенный между экраном и землей и образующий второе плечо делителя напряжения, отличающийся тем, что, с Далью по шцения чувствительности и уменьшения габаритов, первичная обыотка выполнена тороидальной , экран выполнен в виде обмот ки, размещенной поверх вторичной обмотки, первичная обмотка расположена ортогонально вторичной обмотке, изоляция охватывает первичную обмотку , сердечник с вторичной обмоткой и экране.

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(59 Н 01 Р 40 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMY CBHQETHlbCTBY и

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И.ОТКРЫТИЙ (21) 3435961/24-07 (22) 06 ° 05.82 (46) 07 03 84. Бюл Р 9 (72) Т.И. Гусейнова, З.Г. Каганов, Т.M. Крайнова, Н.В. Крутов и В.Ф.Проценко (71) Уфимский авиационный институт нм. Орджоникидзе (53) 621 ° 314 ° 224(088.8) (56) 1. Геллер B. Веверке A. Волновые процессы в электрических машинах.

ГЭИ, 1980, гл. 1Х

2. Авторское свидетельство СССР

9 156235, кл, H 01 F 27/28, 1956.

3. Патент Великобритании

Р 1464486 кл, Н 01 F 40/00, 1970. (54).(57) ТРАНСФОРМАТОР ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий первичную обмотку, „„SU„„1078479 А тороидальный сердечник с расположенной на нем вторичной обмоткой, экран, причем первичная обмотка, экран и изоляция образуют одно плечо делителя напряжения, а также .конденсатор, включенный между экраном и землей и образукщйй второе плечо делителя напряжения, отличающийся тем, что, с Целью првыаения чувствительности и уменьшения габаритов, первичная обмотка выполнена тороидальной, экран выполнен в виде обмот ки, размещенной поверх вторичной обмотки, первичная обмотка расположена ортогонально вторичной обмотке, изоляция охватывает первичную обмотку, сердечник с вТоричной обмоткой Я и экраном.

1078479

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для отбора импульсов напряжения и тока из цепей высокого напряжения, и предназначено для выделения импульсов напряжения и тока, порождаемых 5 незавершенными пробоями и частичными разрядами, возникающими в изоляции высоковольтных электроустановок, а также для преобразования их в импульсы напряжения, регистрируемые специальными приборами. Оно может быть применено как при испытаниях повышенным напряжением изоляции электрических машин, трансформаторов, кабелей и других электрических установок, так и при контроле состояния высоковольтной изоляции электротехнических объектов в процессе их эксплуатации.

Известны трансформатор напряжения 1 3 и трансформатор тока (Тт) (2 ).

Однако для получения информации о контролируемом объекте . одновременно по двум параметрам — напряжению и току — необходимо применение двух указанных высоковольтных аппаратов, параметры которых должны быть взаимно согласованы. Это согласование должно проводиться по чувствительнос1 ти и по допускаемому напряжению, воздействукицему на высоковольтную 30 изоляцию аппаратов.

Одновременность получения информации по двум каналам важна, например, при определении эоны возникновения дефектов изоляции, характера 35 незавершенных пробоев. изоляции, электрической цепи и т.п.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является трансФорматор тока и напряжения, 4р состоящий из металлической трубы-экрана и высоковольтного провода, симметрично расположенного внутри нее.

Этот провод одновременно представляет собой одновитковую первичную обмотку трансформатора тока. Вторичная обмотка, намотанная на стальные сердечники, расположена на внешней стороне трубы. Труба-экран и проходящий по ее оси высоковольтный провод образуют цилиндрический конденсатор, который является высоковольтным плечом,емкостного делителя напряжения.

Низковольтное плечо делителя состоит из специального дополнительного конденсатора, соединенного с выводом 55 трубы-экрана и общим заземляющим проводом (3 ).

Недостатками известного трансформатора являются низкая чувствительность по каналам тока и напряжения бр и большие габариты.

Магнитная связь между первичной и вторичной обмотками ТТ существенно ослабляется вихревыми токами, которые индуктируются в металлической трубе-экране, представляющей собой короткозамкнутый виток, при передаче импульсов тока с крутым фронтом.

Следовательно, поток энергии магнитного поля первичной обмотки ТТ разделяется на две неравные части: одна часть энергии бесполезно расходуется на нагрев трубы-экрана вихревыми токами, а другая часть передает полезную информацию во вторичную обмотку

ТТ.

Чувствительность по току г

5 = аа

1 где д% — приращение энергии магнит1 ного поля первичной обмотки

ТТ, несущее исходную информацию;

dW — приращение энергии магнитного поля вторичной обмотки

ТТ, воспринявшее переданную информацию.

Очевидно, что ЛФ2=а%1-ДЧ/,i где

5W> — потери энергии в трубе-экране на ее нагрев вихревыми токами, снижающие чувствительность датчика по току.

Электрическая связь между входом и выходом делителя напряжения определяется соотношением емкостей С и

С где С вЂ” емкость между первичI ной обмоткой и экраном, С вЂ” емкость дополнительного низковольтного конденсатора.

Чувствительность по напряжению

3%2 сс

Д@, 2С2(С2+г где h9 — приращение энергии электрического поля на входе делителя напряжения, несущее исходную информацию;

Ь٠— приращение энергии на ее

2 выходе, воспринявшее исходную информацию.

Так как C> o) С, то всякое увеличение емкости С дает соответствующее

I повышение чувствительности датчика по каналу напряжения. В прототипе увеличение С невозможно без заметного возрастания габаритов цилиндрического конденсатора, образованного проводом первичной обмотки и экраном.

Цель изобретения — повышение чувствительности трансформатора по каналам тока и напряжения и уменьшение его габаритов.

Поставленная цель достигается тем, что в трансформаторе тока и напряжения, имеющем первичную обмотку, тороидальный сердечник с расположенной на нем вторичной обмоткой, экран, причем первичная обмотка, экран и изоляция образуют одно плечо делителя напряжения, а также конденсатор„ включенный между экраном

1О Е4 Э и землей и образующий второе плечо делителя напряжения, первичная обмотка выполнена тороидальной, экран выполнен в виде обмотки, размещенной поверх вторичной обмотки, первичная обмотка расположена ортогонально вторичной обмотке, изоляция охватывает первичную обмотку, сердечник с вторичной обмоткой и экраном.

Такая конструкция позволяет увеличить магнитную связь между первич- (0 ной и вторичной обмотками трансформатора за счет отсутствия вихревых токов в разомкнутом экране, увеличить емкость высоковольтного конденсатора емкостного делителя напряжения за счет большего объема электрического поля между первичной обмоткой и экраном и уменьшить габариты трансформатора за счет отсутствия крепежных деталей, второго сердечника и экранатрубы.

На фиг.1 показана принципиальная схема предлагаемого трансформатора1 на фиг.2 — его конструкция в двух проекциях.

Трансформатор тока и напряжения (фиг. 1 и 2) состоит из первичной обмотки 1 и вторичной обмотки 2, намотанной на ферромагнитный сердечник

3. Поверх вторичыой обмотки наложен экран 4, выполненный в виде обмотки и отделенный от вторичной обмотки

2 слоем низковольтной изоляции. Первичная обмотка 1, состоящая из нескольких витков в зависимости от необходимого коэффициента трансформации по току, образует тороид, сцепленный с сердечником 3 и ортогональный ему, отделенный от вторичной обмотки 2 и экрана 4 одним и тем ме массивом высоковольтной изоляции 5, фиксирующим всю систему.

Первичная обмотка 1, высоковольтная изоляция 5 и экран 4 образуют высоковольтный конденсатор с несимметричными обкладками — одно плечо делителя. Этот конденсатор (фиг.1) подключается к внешнему низковольтному конденсатору 6, соединенному с экраном и землей (второе плечо делителя напряжения) .

Первичная 1 и вторичная 2 обмотки связаны общим магнитным полем, обеспечивающим передачу импульса тока.

Первичная обмотка 1 и экран 4 связаны общим электрическим полем, обеспечивающим передачу импульса напряжения.

В трансформаторе возможен любой коэффициент трансформации в зависимости от числа витков в первичной обмотке 1. В нем полностью отсутствуют вихревые точки, так как разомкнутый экран не образует корОткоэамкнутого витка.

По сравнению с прототипом емкость конденсатора предлагаемого трансформатора более чем на порядок выше при равных габаритах, что обусловливает повышение чувствительности трансформатора тока и напряжения.

1078479 с

Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Заказ 973/45

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Мясникова

Редактор A. Огар Техред 0.Иеце, Корректор А.Повх