Прибор для измерения числа витков, проверки фазировки и витковых замыканий обмоток трансформаторов

 

Использование: в области контрольноизмерительной техники для контроля трансформаторов . Сущность изобретения: прибор содержит один генератор 2, один измерительный трансформатор 1,3, 11, 16, два переключателя отпаек 4, 14, два резистора 12, 13, один регулируемый усилитель 10, один фазочувствительный выпрямитель 15, один индикатор 17, один переключатель 9, четыре клеммы 5-8, 2-1, 3-4-5-6, 7-11- 14-9-10-15-17. 9-12-11, 16-13-9. 1 з.п.флы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з 6 01 R 31/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4833771/21 (22) 19,03.90 (46) 23.07.92 Ьюл. ¹ 27 (71) Научно-производственное обьединение силовой электроники (72) M.À.Àëüòøóëåð (56) Радио, 1981, M 7 — 8, с. 24, 25. (54) ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧИСЛА, ВИТКОВ, ПРОВЕРКИ ФАЗИРОВКИ И ВИТKOBbtX ЗАМЫКАНИЙ OSMOTOK ТРАНСФОРМАТОРОВ ь Ж,, 1749856 А1 (57) Использование: в области контрольноизмерительной техники для.контроля трансформаторов. Сущность изобретения: прибор содержит один генератор 2, один измерительный трансформатор 1, 3, 11, 16, два переключателя отпаек 4, 14, два резистора 12, 13, один регулируемый усилитель

10, один фазочувствительный выпрямитель

15, один индикатор 17, один переключатель

9, четыре клеммы 5-8, 2-1, 3-4-5-6, 7-1114 — 9-10 — 15-17, 9-12-11, 16-13-9. 1 з.п,флы, 1 ил.

1749856

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для контроля трансформаторов со стальным магнитопроводам без зазора, однофазных и трехфазных, мощностью от нескольких вольтампер до сотен киловольтампер.

Известны измерители коэффициента трансформации с одновременной проверкой фазиравки, отдельные устройства для контролл фаэиравки. а также индикаторы наличил короткозамкнутых HNTKoB, Применяются и приборы, измеряющие абсолютное число витков обмоток, однако не трансформатора в сборе, а отдельных катушек без магнитопровада, и индикаторы наличия каратказамкнутых витков в отдельно взятых катушках.

Измеритель коэффициента трансформации основан на принципе компенсации напряжения от проверяемого трансформатора и содержит генератор прямоугольных импульсов, переменныи делитель напряжения, индикатор нуля. Перед измерением есть возможность проверить фазиравку. Длл этого переменный делитель напряженил устанавливают в полажение, соответствующее нулевому значению сигнала, снимаемого с. него, и па отклонению стрелки индикатора нуля судят о правильности фазиравки обмоток.

Прямоугольная форма импульсов генератора в данном приборе привела к услажнени а его схемы; прибор содержит блок кратковременного сравненил, необходимый для выделения разности сигналов в средней части импульсов. Кроме того, во избежание насыщения магнитапровада испытываемого трансформатора, выходное напряжение генератора необходимо регулировать в зависимости ат праиэведенил сечения магнитапровода на число витков проверяемой обмотки, что снижает производительность труда при контроле и увеличивает погрешность с уменьшением сечения.

Прибор для определения фазиравки обмоток имеет в своем составе генератор прямоугольных импульсов и фазачувствительный индикатор, на второй вход которого подается напряжение с проверяемой обмотки, Для сагласованил уровней напряжения введены переключатели на входе и выхода.

Индикаторы карОткозамкнутых витков, весьма разнообразные по схемным решениям, в большинстве случаев содержит автогенератор, работающий в режиме, близком к срыву генерации, причем обмотка испь1тываемого трансформатора включает30 ся в колебательный контур генератора.

Необходимая глубина обратной связи, в зависимости от индуктивности обмотки (т.е, от сечения магнитопровода и числа витков) устанавливается вручную, переключением делителя напряжения из конденсаторов или резисторов.

Устройство явно не подходит для проверки трансформаторов на 5 В А и тем более

50 КВ А 50 Гц, так как в нем используется довольно высокая частота, к тому же сильно зависящая оТ параметров подключаемой обмотки. 8 устройстве частоту можно сделать низкой, однако наличие ручной регулировки обратной связи так >ке вносит неудобства, поскольку, как показывает практика, ток холостого хода (индуктивность обмоток) даже однотипных трансформаторов иэ-за неодинаковости немагнитных зазоров может различаться в два-три раза, более того, столь же сильно могут различаться токи холостого хода трех фаз одного и того же трансформатора на трехфаэнам магнитаправаде, При низкой частоте и малой величине произведения сечения магнитаправада на число витков остается в силе указанное требование а регулировании подаваемого напряжения.

Существует также большая группа приборов для испытания отдельных катушек, не собранных. с магнитаправадам трансформатора, Каждый прибор этой группы имеет ферромагнитный стержень, на который надевают испытываемую катушку. Очевидно, 35 для разных сечений каркасов катушек необходима иметь комплект разных стержней, что очень неудобно при мелкасерийном производстве. Кроме того, чтобы надеть на стержень катушку для трансформатора на

40 10 к8 А, уже нужен подъемный механизм.

Упростить технологи о измерений можно, используя датчик электромагнитного полл в зоне праверлемой обмотки, так как в синусаидальном поле ЭДС любого витка

45 пропорциональна амплитуде магнитного потока, такой датчик поля можно назвать датчиком витковой ЭДС, Указанный принцип реализован в устройстве для контроля фазировки, В качестве

50 датчика использован геркон.

Однако по этому же принципу можно построить прибор длл проверки не только фазиравки, но также количества витков, а по абсолютным числам витков легко заре55 гистриравать наличие витковых замыканий, Известен старый способ проверки трансформаторов, при котором используют датчик витковай ЗДС в виде дополнительной обмотки из одного или нескольких витков на испытываемом трансформаторе и

1749856 измеряют напряжения на каждой иэ обмо- регулируемый усилитель с элементом упток и ЭДС датчика. Об абсолютном числе равления коэффициентом передачи, первый витков обмотки судят по отношению напря- входной вывод соединен со входом регулижения на ней к ЭДС датчика, руемого усилителя непосредственно, а втоСпособ имеет достаточную чувствитель- 5 рой в одном положении переключателя ность к короткозамкнутым виткам. При на- через делитель напряжения из первого и личии короткого замыкания измеренные второго резисторов, в другом — через комчисла витков всех обмоток увеличиваются пенсационную обмотку.с переключателем более чем на 1, а у некоторых обмоток отпаек, выход этого усилителя соединен со могут оказаться не целыми (например, 10 входом фаэочувствительного выпрямителя, 74

Недостатком этого прибора является они соединены параллельно своими входа.,невозможность контроля числа витков и ми и подключены к источнику. Тем самым витковых замыканий; . 35 при

Цель изобретения — расширение функ- комп=М2=М/д=со пэвк, циональных возможностей.. где И м — число витков компенсационной

Поставленная цель достигается тем, что обмотки; в приборе для измерения числа витков, про- М4 — число витков подключенной к при..верки фазировки и витковых замыканий об- 40 бору вторичной обмотки, проверяемого моток трансформаторов. содержащем трансформатора,или Wq-число витковдатгенератор, измерительйый трансформатор чика ЭДС, в новом варианте происходит с первичной, первой и второй вторичными . компенсация не напряжений, а именно кообмотками, переменный делитель напряже- эффициентов передачи, поэтому напряжения в виде переключателя .отпаек первой 45 ние на выходе указанной последовательной вторичной обмотки измерительного транс- цепи не зависит от коэффициента передачи форматора,.фазочувствительный выпрями-. (числа витков проверяемой первичной обтель с индикатором нуля, первый и второй. мотки), а определяется процентным аткловыходные выводы, первый и второй вход- нением фактического числа витков от ные выводы; причем первый и второй вы- 50 заданного на переменном делителе напряходные выводы соединены с выходом жейия,что позволяет"отградуировать шкалу переменногО делителя напряжения, выход индикатора непосредственно в процентах генератора подключен к первичной обмотке отклонения числа витков. Тогда как в устизмерительного трансформатора, вторая ройстве относительная погрешность измевторичная обмотка соединена с управляю- 55 рения коэффициента трансформации щим входом фазочувствительного выпрями- обратно пропорциональна коэффициенту теля, первый и второй резисторы, передачи переменного делителя напряжепереключатель, дополнительно введены ния и резко увеличивается с уменьшением компенсационная обмотка измерительного снимаемого с него(и с проверяемого транстрансформатора с переключателем отпаек, форматора) напряжения;

1749856

25 гулирования напряжения, подаваемого 30 на проверяемую обмотку, причем так, что индикация в магнитоправоде проверяемого трансформатора зависит только от ега сечения (при верном числе витков).

В противопоставленных устройствах 35

Введение регулируемого усилителя между входом фазочувствительного выпрямителя и выходом вышеописанной последовательности цепи позволило при

Wtyc>=W>=const, где Wt — число витков первичной обмотки испытываемого трансформата ра; W1уст — уста н о вл е í í ое н а переменном делителе напряжения, каковым является вторичная обмотка измерительного трансформатора с переключателем отпаек, число. витков, сохранить прямо пропорциональную зависимость между показаниями индикатора и процентным отклонением числа от заданного, но уже для вторичной обмотки. Изменяется только знак показаний (стрелка отклоняется в другую сторону).

В общем случае, когда М/1усст @0>:о»>п Яр, показание индикатора соответствует разности процентных отклонений чисел витков первичной и вторичной обмоток, т.е, отклонению коэффициента трансформации от заданного, и па-прежнему не зависит ат вели ;ины этого коэффициента трансформации, Вывод формулы для показания йндикэтора дается ни>ке.

Последовательное включение позволило использовать переменный делитель не только для компенсации коэффициента передачи, но одновременно и для рекомпенсационная обмотка находится на том же магнитапроаоде, на который надевают исп ыты ваемую катушку.

Предлагаемый прибор предназначается для другой цели; проверки трансформаторов в сборе, без разборки на отдельные фазы, катушки, удаления масла, кожуха и т.д. Возможна даже дистанционная проверка — нужны только выводы, Кроме того, один простой и портативный прибор позволяет проверить трансформатор сразу по трем параметрам: не только убедиться в отсутствии витковых замыканий, но и проверить абсолютные числа витков и правильность фазиравки, В там числе правильность саедйнения фаз в заезду и треугольник — трех катушек сразу.

Для достижения этой цели компенсационная обмотка намотана на магнитоправаде измерительного трансформатора, целиком размещенного в закрытом корпусе прибора.

На чертеже дэна функциональная схема прибора для измерения числа витков, про5

15 верки фазировки и витковых замыканий обмоток трансформаторов.

Прибор содержит измерительный трансформатор, первичная обмотка 1 которого подключена к генератору 2 синусоидальных колебаний с ограничителем тока.

Вторичная обмотка 3 с переключателем отпаек 4 образует переменный делитель напряжения, к выходным выводам которого 5, 6 подключается первичная обмотка испытываемого трансформатора. Обмотка 3 и переключатель. 4 содержит три или четыре декады, соединенные последовательно.

Поверх катушки испытываемого трансформатора, при необходимости, устраивается датчик витковой ЭДС вЂ” один виток (или несколько витков) гибкого провода, концы которого подключаются к входным выводам

7, 8, Для проверки вторичных обмоток к выводам 7, 8 подключают поочередно кажду о из них.

Вывод 7 с помощью переключателя 9 подключается к входу регулируемого усилителя 10 либо через компенсационную обмотку 11 измерительного трансформатора, либо без нее через делитель напряжения из резисторов 12; 13, Компенсационная обмотка сделана декадной, аналогично обмотке 3, и снабжена переключателем отпаек 14. Коэффициент передачи усилителя 10 изменяется дополнительными контактами переключателя 14 обратно пропорционально вклокоченному числу витков компенсационной обмотки 11. Выход регулируемого усилителя 10 подключен к фазочувствительному выпрямителю 15. Управляющий вход фазочувствительнага выпрямителя соединен со вторичной обмоткой 16 измерительного трансформатора. На выходе выпрямителя I5 имеется индикатор нуля 17.;

Выводы 5-8 снабжены маркировкой для подключения начала и конца первичной и вторичной обмоток.

Принцип работы прибора основан на компенсации напряжений, Коэффициент передачи регулируемого усилителя 10

Кмакс

"1O- . 2уст где %густ включенное число витков обмотKH 1i;

К>акс — коэффициент передачи при включении Р/ уст=1, определяющий погрешность прибора, Минимальное значение К1о может быть меньше единицы.

Пусть ЭДС витка измерительного трансформатора равна е .

1749856

Wz

ЮМ1уст 1

Д/1

W1 ст / /2 — М1 W2 ст

О/1

W1 ст Wz — W1 1/Ч2 ст < / /2уст

45

55 — — Сд., U15=ЕьчКмакс

1/1/2уст

Частота генератора 2 подобрана так, что если к выводам 5, 6 подключена обмотка с наибольшим числом витков проверяемого трансформатора, то падение напряжения от тока холостого хода на сопротивлении обмотки 3 минимально. Пренебрежем им в дальнейшем.

Напряжение. подаваемое на выходные выводы 5, 6

ewW1yc

ГДЕ И/1уст — ВКЛЮЧЕННОЕ ЧИСЛО ВИТКОВ ОбМОткиЗ.

ЭДС датчика или вторичной обмотки на входных выводах 7 и 8 где W1 и Wz — фактические числа витков обмоток проверяемого трансформатора, подключенных к выводам 5-6 и 7 — 8.

Компенсирующая ЭДС обмотки 11 равНа Е4И2уст.

Напряжение на входе усилителя 10 при веркой фазировке

0 19=8wW1ycx — - ЕттМ/2уст =

Ш/

Напряжение, подаваемое на фазочувствительный выпрямитель, В случае Wzyc =W2 (точно), например, если используется датчик ЭДС с известным ч исл О м Витк о В W2, Т0

Ф5=еиКмакс С дтт1

N/1 / /1уст

W1. т.е. стрелка индикатора 17 показывает пРоцентное отклонение дтт1 числа витков

N/1От ОжИдаЕМОГО Р/1уст С ОбратНЫМ ЗНаКОМ.

Здесь

С„Е Кмахс

100 $

Если, наоборот, 1/1/1уст=Я1 (зто можно

УСтРОИтЬ ПРИ Ю2уст"Мд, ГДЕ Яд — ЧИСЛО Витков датчика ЭДС. манипулируя переключателем 4 до установки стрелки на нуль), то

Таким образом, отклонение стрелки (вправо) тем больше, чем больше W2, и соответствует по величине и по знаку примерно

Разности о.шибок А2 и дтт1.

5 ЭДС, приходящаяся на один виток в испытываемом трансформаторе и определяющая амплитуду индукции в магнито.проводе, равна

Л1 т.Е. ПРИ М/1уст =М/1 (ГДЕ Я1уст ВЗЯТО ИЗ ДОКУментации на испытываемый трансформатор) будет е =ew.

15 . Получаем, что в процессе измерений переключатель 4 автоматически регулирует подаваемое на проверяемые трансформаторы напряжения так. что индукция в их магнитопроводах зависит только от площади

20 сечения. Величина ЭДС е выбрана так, чтобы погрешность за счет падения напряжения на сопротивлении обмотки 3 от тока холостого хода не превышала допустимой величины для худшего случая, т.е. для наи25 меньшего из сечений магкитопроводов проверяемых трансформаторов (1,0 см ).

Порядок работы с прибором при проверке трансформаторов в ОТК следующий.

Подключить датчик — один виток — к вы30 водам 7 и 8. Трехфазный трансформатор проверяется пофазно. Для проверки правильности соединения обмоток разных фаз . в звезду и треугольник один виток для второй и третьей фаз нужно проводить и под35 ключать в том же направлении, что и для первой фазы;

Подключить вывод начала первичной обмотки (или же обмотки с наибольшим числом витков) к выводу 5, вывод конца — к выводу 6. Эти соединения не разрывать до окончания проверки данной фазы трансформатора.

Набрать на декадном переключателе 4 число витков подключенной обмотки, указанное в чертеже трансформатора, а на декадном переключателе 14 — число 1.

Установить переключатель 9 в нижнее по схеме положение.

Включить питание прибора. Если стрелка индикатора 17 отклонилась влево от нулевой отметки, то поменять местами концы провода от датчика на выходах 7 и 8.

Перевести переключатель 9 в верхнее по схеме положение. Индикатор 17 покажет отклонение в процентах фактического числа витков подключенной обмотки от установленного на декадном переключателе 4, причем, если фактическое число витков меньше ожидаемого, стрвлка отклонится больше ожидаемого, стрелка отклоняется вправо, Аналогичным образам испытать остальные обмотки, При необходимости измерить фактическое число витков обмотки следует подобрать число, набираемое на переключателе

14, так, чтобы стрелка установилась на нулевую отметку.

Если у первой из обмоток (падкл1очен30 ной к выводам 5 и 6) измеренное число витков оказалось завышенным, а у других обмоток — заниженным (или даже не целым), то трансформатор можно забраковать, как имеющий каротказамкнутые витки.

Для однафазных трансформаторов пер. вую операцию — установку датчика — целесообразно перенести в самый конец процедуры проверки, если какие-то из коэффициентов трансформации не будут соат40 ветствовать заданным, т.е. достаточно сразу подключить две обмотки, набрать оба

Ожидаемых числа витков и, если йндикатар показывает отклонение не более, чем на 13 g, в ту или иную сторону, эти обмотки мажно считать годными.

Применение предлагаемого прибора повысить производительность труда прй контроле трансформаторов, особенно разРедактор О. Головач Техред М.Маргента

Заказ 2594 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета па изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул .Гагарина, 101 вправо от нулевой отметки, если больше— то влево. Когда отклонение не укладывается в допуск, трансформатор можно забраковать .

Изменяя число, набираемое на пере- 5 ключатвле 4, установить стрелку на нулевую отметку. Полученное число не изменять до окончания проверки данной фазы.

Подключить к выводу 7 и 8 другую обмотку проверяемого трансформатора, са- 10 гласно маркировке выводов начала и конца.

Набрать на переключателе 14 число витков этой обмотки по чертежу. Если в нижнем положении переключателя 9 стрелка отклоняется влево от нулевой отметки, грансфор- 15 матор можно забраковать по неверной фазировке. В верхнем положении переклгачателя прочесть по индикатору отклонение в процентах числа витков обмотки, подключенной к выводам 7 и 8, Если число витков 20 нотипных, за счет уменьшения количества 50 необходимых подкл ачений и регулировок, а, также упростить аппаратуру контроля и паСоставитель М, Ал высить точность измерений (разбраковки).

Удобно и то, что прибор позволяет быстро определить, укладывается ли число витков в заданный допуск. Укаэанные преимущества достигнуты без усложнения схемы по сравненйю с известными устройствами, Формула изобретения

1. Прибор для измерения числа витков, проверки фазировки и витковых замыканий обмоток трансформаторов, содержащий гейератор, измерительный трансформатор с первичной, первой и второй вторичными обмотками, переменный делитель напряжения в виде переключателя отпаек первой вторйчной обработки измерительного трансформатора, фазочувствительный выпрямитель с индикатором нуля, первые и вторые выходные и входные выводы, причем первый и второй выходные выводы соединены с выходом переменного делителя . напряжения, выход генератора подключен к первичной обмотке измерительного трансформатора, первый вывод второй вторичной обмотки которого соединен с управляющим входом фазочувствител ьнаго выпрямителя, псрвый и второй резисторы, перекиочатель, о т л и ч а ю щ.и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены компенсационная обмотка измерительного трансформатора с переключателем отпаек, регулируемый усилитель с элементом управления коэффициентом передачи; первый входной вывод соединен с первым выводом первого резистора и через компенсационную обмотку с переключателем отпаек соединен с первой контакт-деталью переключателя, переключающий контакт которого соединен с вторым выводом первого резистора и со входом регулируемого усилителя, а вторая контакт-деталь соединена с первым выводам второго резистора, выход регулируемого усилителя соединен с входом фазочувствительного выпрямителя, а элемент управления коэффициентом передачи регулируемого усилителя механически соединен с переключателем отпаек компенсационной обмотки.

2, Прибор по и, 1, а т л и ч а ю шийся тем, чта генератор выпалнен.в виде генератора синусаидальных колебаний с ограничителем така. ьтшулер л Корректор В, Гирняк