Способ определения мощности, подводимой к нагрузкам трансформатора с коаксиальными цилиндрическими обмотками, расположенными симметрично на стержнях сердечника и устройство для его осуществления

 

Использование: преимущественно в высоковольтных цепях без разрыва питающей сети. Сущность изобретения: измеряют величину основного магнитного потока, сумму и разность магнитных потоков основного и рассеяния, рассчитывают ток и напряжение во вторичных обмотках по приведенным в формуле изобретения соотношениям и перемножением этих величин получают величину мощности. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 R 21/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ чину мощности, 2 с.п. ф-лы, 1 ил (21) 4817190/21 (22) 19.04.90 (46) 07.12,92. Бюл. М 45 (71) Институт электродинамики АН УССР и

Специальное конструкторско-технологическое бюро Института электродинамики АН

УССР (72) И.А. Криштафович и А,Я.Кузьменко (56) Заявка Японии М 40-33349, кл, G 01 R 21/00, 1965.

Патент Франции hh 2180726, кл. G 01 R 21/06, 1974. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТИ, ПОДВОДИМОЙ К НАГРУЗКАМ ТРАНСИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении мощности, подводимой к нагрузкам трансформатора, Известен способ измерения потребляемой электроэнергии, заключающийся в том, что с помощью специального сигнала производится кратковременное отключение электроэнергии, подводимой к потребителю, и переключение измерительных устройств для измерения величины мощности нагрузки (1).

Укаэанный способ не обеспечивает гальванической развязки между электрическими цепями, в которых производятся измерения, и измерительными устройствами, что ограничивает возможности указанного способа, особенно при измерениях мощности нагрузки в электрических цепях высоких напряжений.

Устройство (1) для реализации указанного способа содержит дифференциальное реле с двумя обмотками, воздействующими на одно и другое плечи якоря реле, и обмот„„. Ж„„1780032 А1

ФОРМАТОРА С КОАКСИАЛЬНЪ|МИ ЦИЛ ИНДРИЧ Е С КИМИ ОБМОТКАМИ, РАСПОЛОЖЕННЫМИ СИММЕТРИЧНО НА

СТЕРЖНЯХ СЕРДЕЧНИКА, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: преимущественно в высоковольтных цепях без разрыва питающей сети. Сущность изобретения: измеряют величину основного магнитного потока, сумму и разность магнитных потоков основного и рассеяния, рассчитывают ток и напряжение во вторичных обмотках по приведенным в формуле изобретения соотношениям и перемножением этих величин получают велику, устанавливающую реле на самоблокировку, в одну из обмоток управления якорем реле введено устройство задержки. Обмотки управления переключают реле с помощью напряжения, подводимого к потребителю электроэнергии. Реле управляется сигналом, предусматривающим отключение подводимого напряжения питания, в результате происходит переключение счетчиков электроэнергии, подводимой потребителю, Указанноеустройство не обеспечивает гальванической развязки между электрическими цепями, в которых производятся измерения,- и измерительными устройствами, что ограничивает возможности измерений, а при измерениях в.цепях высоких напряжений требуют дополнительной высоковольтной изоляции, что приводит к значительному увеличению массо-габаритных показателей.

Наиболее близкими по технической сущности к заявляемому способу и устройству являются способ и устройство измерения мощности переменного тока (2), где

1780032

40

55 предложен способ измерения мощности ïåременного тока, протекающего в течение i2ffoI о промежутка времени, отличающийся тем. что величины тока и напряжения измеряются непрерывно, измеренные величины перемножаются, результаты интегрируются на отрезке времени, равном длительности одной или нескольких полуволн, По результатам интегрирования определ яется мощность нагрузки электрической цепи.

Способ, принятый в качестве прототипа, не обеспечивает гальванической развязки между электрическими цепями, в которых производятся измерения,и измери1

i тельными устройствами, что ограничивает возможности укаэанного способа, особен йо при измерении мощности в цепях высоких напряжений, Устройство для реализации способа измерения мощности переменного тока содержит умно>китель, выход которого обеспечивает величину, пропорциональную мощности нагрузки измеряемой цепи, на один из входов которого подается величина, пропорциональная напряжению измеряемой цепи, на вгорой — величина, пропорциональная току измеряемой цепи, выход которого подключен к устройству, интегрирующему значения, пропорциональные мощности нагрузки по времени, подключенному к устройству индикации, по показаниям которого оценивают мощность нагрузки электрической цепи, в которой производят измерения.

Таким образом, устройство для реализации способа измерения мощности перемен чого тока не обеспечивает гальваническои развязки между электрическими цепями, в которых производятся измерения, и измерительными устройствами, что ограничивает возмо>кности измерений, а при измерениях в электрических цепях высоких напряжений требует дополнительнoN высокОВОльтной изОляции, что приво дит к значительному увеличению массо-габаритных показателей.

Целькз заявляемого способа является расширение области применения за счет бесконтактного измерения мощности, подводимой к нагрузкам трансформатора, Поставленная цель достигается тем, что измеряют величину основного магнитного пol.оха, дифференцируют, по результатам дифференцирования оценивают величину, пропорциональную напряж нию на нагрузках вторичных обмоток, измеряют сумму и разность маГнитных потокоВ: ОснОВнОГО и рассеяния, из пеового результата вычитают второй, полученную раэносгь интегрируют. по результатам интегрирования оценивают величину, пропорциональную току нагрузки трансформатора.

Совокупность признаков, введенных в ограничительную и отличительную части формулы, позволяют достичь поставленную цель. Среди известных решений не встречается указанная совокупность признаков, на основании чего можно сделать вывод, что предлагаемый способ обладает существенными отличиями, Целью изобретения устройства является расширение области применения эа счет бесконтактного измерения мощности. подводимой к нагрузкам трансформатора.

Поставленная цель достигается тем, что в трансформатор введены подключенные к интегратору две измерительные обмотки. соединенные последовательно-встречно. намотанные первым. ближайшим к сердечнику слоем, первая иэ которых расположена на одном ярме сердечника, вторая — на стержне сердечника, измерительная обмотка для измерения напряжения на нагрузках располагается на втором, свободном, ярме сердечника, Совокупность признаков, введенных в ограничительную и отличительную части формулы, позволяют достичь поставленную цель. Среди известных решений не встречается укаэанная совокупность признаков. на основании чего можно сделать вывод, чтс . предлагаемое устройство обладает сугцественными отличиями.

На фиг.1 показана схема электрическая для реализации способа измерения мощности. подводимой к нагрузкам трансформатора; на фиг,2 показана конструкция трансформатора для реализации укаэанного способа, Устройство для реализации способа измерения мощности, подводимой к нагрузKBM трансформатора, содержит перву:o измерительную обмотку 1, расположенную на одном ярме сердечника 2, свободном от первичных 3,4 и вторичных 5.6 обмоток трансформатора, вторую измерительную обмотку 7, намотанную первым. ближайшим к сердечнику слоем, располо>кенную под первичной 3 и вторичной 5 обмотками трансформатора, соединенную с первой иэмерительной обмоткой 1 последоватсльновстречно, подключенный к свободным концам измерительных обмоток 1,7 интегратор 8, подключенный к умножителю 9. подключенную к тому >ке умножителю 9 измерительную обмотку 10 для измерен in напряжения, расположенную на втором свободном ярме сердечника. подключенный к умножителю 9 измерительный блок

1780032

11, нагруэочные резисторы 12 вторичных обмоток трансформатора 5,6.

Предлагаемый способ и работа устройства для его реализации осуществляются следующим образом, Теория Роговского предполагает обязательную одинаковость магнитных потоков на всех участках магнитопровода (сердечника 2) трансформатора, поскольку в нем сосредоточена подавляющая часть основного потока, а потоки рассеяния в магнитопровод не должны заходить. В действительности потоки рассеяния заходят в магнитопровод. Учитывая вышесказанное, взаимное расположение первичных 3,4, вторичных 5,6, измерительных 1,7 обмоток и обозначая Ф0 — основной поток: Ф вЂ” поток рассеяния; Ф вЂ” поток стержня сердечника:

Фя — поток ярма сердечника. получим ф — ф = (ф + Ф ) — (Ф, — ф ) = 2 Фз (Зихерман М.Н, Об электромагнитном рассеянии обмоток трансформаторов.—

Электричество, N. 9, 1983).

Вычитание результирующих величин осуществляется путем последовательновстречного включения первой 1 и второй 7 . измерительных обмоток. Если оз величина проводимости путей потока рассеяния вторичных обмоток 5,6; М/изм — число витков измерительных обмоток 1.7 то

2 Ф, =. с/з и деизм, Переходя от магнитных величин к электрическим, при синусоидальном токе получим

1/ /изм % = г/з 2 / /изм = Оизм/J (s/

2 / где ю — угловая частота;

4 — скорость изменения величины тока вторичных обмоток 5.6.

Оизм — напряжение. наведенное на обмотке.

Откуда

Оизм = J ш(4 21/ /изм

Таким образом. скорост ь изменения напряжения на измерительных обмотках 1,7 пропорциональна скорости изменения величины тока lz вторичных обмоток 5,6.

После интегрирования интегратором 8 на входе умножителя 9 получаем величину, пропорциональную току вторичных обмоток

5,6

1 2 == — Оизм (11

/ 0 где,и — взаимная индуктивность между измерительными обмотками 1,7 и вторичными обмотками 5,6.

На измерительной обмотке 10. подключенной к второму входу умножителя. учитывая число ее витков, получим о 1 о

Ог(1) = 1К

dt величину, пропорциональную напряжению вторичных обмоток трансформатора, тогда

5 на выходе умножителя 9, подключенного к измерительному блоку 11

Р = 12U2, и по показаниям измерительного блока 11 оцениваем величину мощности, подводи10 мой к нагрузкам 12 трансформатора, При практическом использовании описанного способа измерения мощности и устройства для его реализации производится предварительная градуировка измеритель15 ного блока 11 путем сравнения его показаний с заведомо известной величиной мощности, подводимой к нагрузкам трансформатора. llo сравнению с прототипом, . предлагаемые способ и устройство обеспе20 чивают возможность бесконтактного измерения мощности, подводимой к нагрузкам трансформатора, Формула изобретения

25 1. Способ определения мощности, подводимой к нагрузкам трансформатора с коаксиальными цилиндрическими обмотками, расположенными симметрично на стержнях сердечника. заключающийся в том, что ве30 личины тока и напряжения в нагрузке измеряют непрерывно, перемножают, по результату перемножения определяют мощность, подводимую к нагрузкам трансформатора, отличающийся тем, что, с

35 целью расширения области применения за счет бесконтактного измерения мощности, подводимой к нагрузкам трансформатора, измеряют величину основного магнитного потока трансформатора, измеряют сумму и

40 разность магнитных потоков основного и рассеяния, а напряжение и ток в нагрузках вторичных обмоток определяют из соотношений

d 1 o

U=\И—

I=

3 (. (10+ 1з) (1О 1з ) т ° ф/гт о

50 „и где W — число витков измерительной обмотгт, — проводимость путей потока рассеяния вторичных обмоток трансформатора, Ф0 — основной магнитный поток трансформатора

<1 — магнигный поток рассеяния транс-. форматора.

2. Устройство для определения мощности. подводимой к нагрузкам трансформатора с коаксиальными цилиндрическими

1780032

Составитель М, Криштафович

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор 8, Петраш

Редактор

Заказ 4434 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35 Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, yn,Гагарина, 101 обмотками, расположенными симметрично на стержнях сердечника, содержащее интегратор, умножитель и измерительный блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения за счет бесконтактно о измерения мощности, подводимой к нагрузкам трансформатора, в трансформатор введены три измерительные обмотки, соединенные первыми выводами последовательно-встречно, намотанные первым, ближайшим к сердечнику. слоем, причем первая из них расположена на одном ярме сердечника. а втораяна стержне сердечника, третья измерительная обмотка напряжения расположена на

5 втором ярме сердечника, вторые выводы первой и второй измерительных обмоток через интегратор соединены с первым входом умножителя, подключенного вторым входом к выводам третьей измерительной обмотки

10 напряжения, выход умножителя соединен с измерительным блоком.