Измерительный трансформатор тока для устройств индикации искрения машин постоянного тока

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при конструировании измерительных трансформаторов тока для устройств оценки искрения на коллекторе машин постоянного тока, измерения токов перегрузки и токов утечки в составе автоматизированных систем контроля состояния коммутационных и коллекторных устройств. Измерительный трансформатор тока имеет первичную обмотку в виде проводника с измеряемым током, проходящего через кольцо тороидального сердечника, и вторичную обмотку, предназначенную для соединения с устройством индикации. Первичная и вторичная обмотки изолированы друг от друга, при этом проводник первичной обмотки в области сердечника разветвлен на две параллельные ветви. Одна из параллельных ветвей первичной обмотки выполнена в виде проводящей шпильки, помещенной в гильзу из такого же материала и изолированной от нее изоляционной обоймой. Указанная гильза является второй ветвью проводника. Две эти параллельные ветви проводника первичной обмотки соединены встречно посредством петли, охватывающей сердечник, таким образом, что по ним протекает ток в противоположных направлениях, при этом указанные параллельные ветви первичной обмотки снабжены клеммами для подключения к двум разным частям разрезной щетки. Вторые концы этих ветвей соединены клеммой для подключения к щеткодержателю данной щетки. Трансформатор помещен в разборный корпус и залит компаундом. Технический результат - создание надежного и компактного устройства, обеспечение широкого динамического диапазона измерения тока. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при конструировании измерительных трансформаторов тока для устройств оценки искрения на коллекторе машин постоянного тока, измерения токов перегрузки и токов утечки в составе автоматизированных систем контроля состояния коммутационных и коллекторных устройств. Для оценки искрения регистрируют величину и форму тока, протекающего между отдельными частями разрезной щетки, установленной в обойму щеткодержателя. Сущность метода заключается в том, что по отдельным частям разрезной щетки протекают разные по величине токи, обусловленные дополнительным коммутационным током, названным поперечным. Если отдельные части щетки изолированы друг от друга, то при вращении якоря электрической машины по двум частям разрезной щетки будут протекать токи, отличающиеся на величину дополнительного т.н. поперечного тока щетки, возникающего при замыкании секцией коллекторного кольца обеих частей щетки.

Известны измерительные трансформаторы тока, содержащие первичную обмотку в виде проводника, охваченного тороидальным магнитопроводом, на котором расположена вторичная (измерительная) обмотка (см. SU 662983, SU 1330672).

Недостатком таких устройств является насыщение сердечника при больших токах, которое приводит к неработоспособности устройства.

Известен измерительный трансформатор тока, в котором эффекты насыщения полностью или частично компенсируются, например измерительный трансформатор тока по патенту ЕР 0294590, в котором магнитное поле, генерируемое в магнитном сердечнике первичной обмоткой за счет протекания измеряемого тока, компенсируется магнитным полем, генерируемым во вторичной обмотке за счет протекания компенсационного тока. Такой измерительный трансформатор представляет собой тороидальный сердечник, через который проходит проводник первичной обмотки, проводящий измеряемый ток. Указанный сердечник по всей окружности покрыт вторичной обмоткой. В этом случае достигается равномерное распределение магнитного потока по всей окружности сердечника, результатом которого является широкий диапазон измерения. Однако полная обмотка сердечника для многих применений слишком дорога и трудоемка по конструкции.

Известен измерительный трансформатор (US 7057485), имеющий широкий измерительный диапазон, который также выполнен на основе тороидального сердечника.

В указанном измерительном трансформаторе предусмотрен, по крайней мере, один дополнительный проводник, присоединенный параллельно проводнику первичной обмотки и расположенный в области сердечника, где происходит возникновение потока, таким образом, что поток компенсируется, по крайней мере, частично, током, протекающим по этому проводнику в противоположном направлении. В описании к указанному патенту представлено несколько вариантов расположения дополнительного проводника. Указанный измерительный трансформатор тока принят нами за прототип.

Недостатками указанного измерительного трансформатора тока для применения его в устройствах оценки искрения на коллекторе машин постоянного тока являются: все еще остающееся насыщение сердечника за счет неполной компенсации магнитного потока, влияющее на точность измерения, большие габариты трансформатора и неудобная конструкция, не позволяющие его установку на щеткодержателе одной из щеток коллектора.

Цель изобретения: создание надежного и компактного трансформатора тока, который можно присоединить в цепь токоподвода разрезной щетки коллектора без изменения конструкции щеточно-коллекторного узла и который обеспечивает широкий динамический диапазон измерения тока для регистрации искрообразования.

Техническая задача изобретения в этом случае избежать протекания больших токов по первичной обмотке измерительной цепи и исключить намагничивание ферромагнитного сердечника, обеспечить измерение высокочастотной составляющей дополнительного тока, протекающего между отдельными частями разрезной щетки, с устранением постоянной составляющей тока коммутируемой секции.

Кроме того, целью изобретения является создание трансформатора с размерами, позволяющими его установку на щеткодержателе, не создавая помех другому оборудованию.

Поставленные цели достигаются тем, что измерительный трансформатор тока для устройств индикации искрения машин постоянного тока, как и прототип, имеет первичную обмотку в виде проводника с измеряемым током, проходящего через кольцо тороидального сердечника, и вторичную измерительную обмотку, соединенную с устройством индикации. Первичная и вторичная обмотки изолированы друг от друга, при этом проводник первичной обмотки в области сердечника разветвлен на две параллельные ветви. В отличие от прототипа, одна из параллельных ветвей первичной обмотки выполнена в виде проводящей шпильки, помещенной в гильзу из такого же материала и изолированной от нее изоляционной обоймой. Указанная гильза является второй ветвью проводника. Две эти параллельные ветви проводника первичной обмотки соединены встречно посредством петли, охватывающей сердечник, таким образом, что по ним протекает ток в противоположных направлениях, при этом указанные параллельные ветви первичной обмотки снабжены клеммами для подключения к двум разным частям разрезной щетки. Вторые концы этих ветвей соединены и снабжены клеммой для подключения к щеткодержателю данной щетки.

Трансформатор помещен в разборный корпус и залит компаундом.

При этом постоянные составляющие токов параллельных ветвей первичной обмотки, которые направлены встречно друг другу, уничтожаются, не замагничивая сердечник, а переменные составляющие суммируются. За счет выполнения параллельных проводников первичной обмотки в виде шпильки и гильзы, изолированных друг от друга, конструкция измерительного трансформатора получается компактной и обеспечивает возможность его установки на щеткодержателе одной из щеток. Соединение параллельных проводников с различными частями разрезной щетки дает возможность измерять дополнительный ток, возникающий при замыкании секцией коллекторного кольца обеих частей щетки.

Далее изобретение поясняется чертежами, на которых представлено: фиг.1 - схема трансформатора в разрезе, поясняющая его конструкцию, фиг.2 - фотография выполнения трансформатора, установленного на щеткодержателе.

Измерительный трансформатор тока для индикации искрения, показанный на фиг.1, состоит из тороидального сердечника 1, две встречно включенные первичные обмотки которого подсоединены соответственно к двум частям разрезной щетки. В качестве этих двух первичных обмоток служат шпилька 2 из материала с высокой проводимостью, проходящая через кольцо сердечника, и окружающая ее гильза 3 из такого же материала, между которыми расположен изолирующий слой 4. Проводник 2 снабжен клеммой 5 для его подключения к одной из частей разрезной щетки. Гильза 3 имеет отвод 6 с клеммой 7 для подключения к другой части разрезной щетки. Обмотки 2 и 3 соединены между собой встречно посредством петли 8, охватывающей сердечник 1. Соединение обмоток 2 и 3 снабжено клеммой 10 для подключения к щеткодержателю этой щетки. Вторичная обмотка 9 имеет множество витков, намотанных на сердечник 1, ее выводы соединены с нагрузочным сопротивлением (не показано), сигналы с которого, характеризующие интенсивность искрения, регистрируются измерительным прибором.

Для повышения надежности работы трансформатора в составе щеточно-коллекторного узла машин постоянного тока он помещен в разборный металлический корпус и залит компаундом, обладающим высокими изолирующими свойствами. Общий вид датчика на основе трансформатора, установленного на щеткодержателе, показан на фиг.2.

Устройство работает следующим образом. Датчик тока на основе измерительного трансформатора по данному изобретению устанавливают на щеткодержателе одной из щеток, без изменения конструкции щеточно-коллекторного узла, как это показано на фиг.2. Вторичную обмотку соединяют с нагрузочным сопротивлением, соединенным с регистрирующим прибором. При вращении якоря электрической машины по двум частям разрезной щетки протекают токи, отличающиеся на величину дополнительного т.н. поперечного тока щетки, возникающего при замыкании секцией коллекторного кольца обеих частей щетки. Ток I, поступающий с клеммы 10, делится на два тока I1 и I2, проходящие по параллельным ветвям 2 и 3 первичной обмотки. На фиг.1 видно, что токи I1 и I2 протекают в области отверстия сердечника 1 в разных направлениях. Токи каждой из частей щетки создают свои потоки в ферритовом сердечнике 1 трансформатора тока, определяемые токами, протекающими в ветвях 2 и 3. Постоянные составляющие токов параллельных ветвей 2 и 3 первичной обмотки, которые направлены встречно друг другу, уничтожаются, не замагничивая ферритовый сердечник 1, а переменные составляющие суммируются, удваивая регистрируемый ток, наводимый во вторичной обмотке 9. В итоге, с нагрузочного сопротивления вторичной обмотки снимается сигнал, пропорциональный удвоенному значению дополнительного тока. Таким образом, обеспечивается широкий динамический диапазон измерения тока для регистрации искрообразования. Трансформатор имеет размеры, позволяющие его установку на щеткодержателе одной из щеток без препарирования конструкции электрической машины.

Устройство индикации искрения, выполненное на основе заявляемого изобретения, может быть успешно применено для диагностики и мониторинга состояния искрения в процессе эксплуатации. Разработанный измерительный трансформатор тока успешно испытан в условиях испытательной станции локомотивного депо Тайга, а также в условиях реальной эксплуатации тяговых электродвигателей на электровозе.

1. Измерительный трансформатор тока для устройств индикации искрения машин постоянного тока, в котором первичная обмотка образована проводником с измеряемым током, проходящим через кольцо тороидального сердечника, вторичная измерительная обмотка, намотанная вокруг сердечника, предназначена для соединения с устройством индикации измеряемого тока, при этом указанные первичная и вторичная обмотки изолированы друг от друга, и проводник первичной обмотки в области сердечника разветвлен на две параллельные ветви, отличающийся тем, что одна из параллельных ветвей первичной обмотки выполнена в виде проводящей шпильки, помещенной в гильзу из такого же материала, являющуюся второй ветвью первичной обмотки, указанные шпилька и гильза в области сердечника изолированы друг от друга изоляционной обоймой и соединены встречно посредством петли, охватывающей сердечник, таким образом, что по ним протекает ток в противоположных направлениях, указанные параллельные ветви первичной обмотки снабжены клеммами для подключения к двум разным частям разрезной щетки, а вторые концы этих ветвей соединены и снабжены клеммой для подключения к щеткодержателю данной щетки.

2. Измерительный трансформатор по п.1, отличающийся тем, что он помещен в разъемный корпус и залит компаундом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования в цепях измерения переменного тока приборов учета и регистрации электроэнергии.

Изобретение относится к электроизмерительной технике преимущественно для измерения переменного тока большой величины в шинном пакете короткой сети печных трансформаторов электродуговых, в том числе рудотермических, электросталеплавильных, а также термических (нагревательных) печей.

Изобретение относится к устройствам выключения электропитания и, в частности, относится к способу измерения уровней потенциала в устройстве выключения электропитания

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, например, в электроэнергетике для измерения больших переменных токов в высоковольтных электроустановках

Изобретение относится к области датчиков тока

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к вычислению векторов, исходя из форм сигналов тока

Изобретение относится к электротехнике, к определению протекающего в проводе (7) постоянного тока (i(t)) с амплитудой более 500 А

Изобретение относится к электротехнике, к преобразователям входного тока. Технический результат состоит в повышении эффективности за счет предотвращения ошибок монтажа проводки. Входной преобразователь (13) тока преобразует входной ток, принимаемый через клеммную панель (11), в предварительно определенный аналоговый сигнал посредством электрической изоляции входного тока посредством трансформатора (14) и преобразует аналоговый сигнал, полученный посредством трансформатора (14), в цифровой сигнал посредством схемы (18) аналого-цифрового преобразования. Клеммная панель (11) преобразователя входного тока и конец обмотки первичной стороны трансформатора (14) подключены посредством первой металлической пластины и второй металлической пластины, которые имеют цельные формы. Первая металлическая пластина, имеющая цельную форму, имеет конец, присоединенный к клеммной панели (11), и другой конец, присоединенный к концу обмотки первичной стороны трансформатора (14). Вторая металлическая пластина, имеющая цельную форму, имеет конец, присоединенный к клеммной панели (11), и другой конец, присоединенный к другому концу обмотки первичной стороны трансформатора (14), и соединяет клеммную панель (11) и другой конец обмотки первичной стороны трансформатора (14). 4 з.п. ф-лы, 21 ил.

Группа изобретений относится к измерительной технике, в частности к индуктивным устройствам измерения тока. Индуктивное устройство измерения тока содержит множество линейно намотанных индуктивных элементов, каждый из которых включает проводящую обмотку, которая расположена в два или более слоев обмотки; обратный проводник, который электрически соединяет передний элемент из множества индуктивных элементов с завершающим элементом из указанного множества линейно намотанных индуктивных элементов. При этом первый элемент из указанного множества линейно намотанных индуктивных элементов включает первый проводящий элемент, причем первый проводящий элемент электрически соединяет указанный обратный проводник с первым концом указанной проводящей обмотки. Причем, по меньшей мере, один из двух или более слоев обмотки содержит экранирующий слой, а указанный экранирующий слой электрически соединен только с одним из числа переднего и завершающего элементов из множества линейно намотанных индуктивных элементов. Кроме того, заявлен способ изготовления указанного индуктивного устройства измерения тока. Технический результат заключается в возможности масштабирования устройства измерения тока, а также возможности выполнения в различных форм-факторах. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 69 ил.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для измерения переменного тока без разрыва токонесущего провода электрической цепи. Технический результат состоит в повышении точности измерения переменного тока. Трансформатор тока (ТТ) содержит первичную обмотку, образованную токонесущим проводом цепи, магнитопровод, состоящий по крайней мере из двух концентрически совмещенных кольцевых сердечников, и вторичную обмотку, охватывающую магнитопровод по части его периметра. По первому варианту сердечники магнитопровода помещены в кольцевой каркас, выполненный с возможностью поворота по меньшей мере одного сердечников вокруг их общей геометрической оси. Вторичная обмотка размещена на кольцевом каркасе. Сердечники магнитопровода и кольцевой каркас выполнены с радиальными зазорами, обеспечивающими прохождение токонесущего провода цепи. В ТТ по второму варианту каркасом служит один из кольцевых сердечников, выполненный в виде полого кольца с возможностью поворота по меньшей мере одного из помещенных в него кольцевых сердечников вокруг их общей геометрической оси. Для приведения ТТ в рабочее положение по меньшей мере один из сердечников поворачивают на часть полного оборота вокруг их общей геометрической оси. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к метрологии, в частности к датчикам тока. Блок пояса Роговского для измерения высокочастотных электрических токов содержит витковые секции, соединенные последовательно с образованием связи с уменьшенным влиянием обратного импеданса. Причем по меньшей мере две витковые секции соединены друг с другом последовательно через цепь развязки сигналов, причем выход одной витковой секции соединен с входом цепи развязки сигналов, а вход последующей витковой секции соединен с выходом цепи развязки сигналов. При этом цепь развязки сигналов содержит электрический компонент преобразования импеданса с высоким входным импедансом и низким выходным импедансом. Электрический компонент преобразования импеданса представляет собой операционный усилитель, выполненный как повторитель напряжения, либо операционный усилитель и два сопротивления, соединенные последовательно, в качестве делителя напряжения, причем операционный усилитель и делитель напряжения выполнены в виде неинвертирующего усилителя, и выход витковой секции соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, а вход витковой секции соединен с входом делителя напряжения. Технический результат - повышение чувствительности измерений. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой способ линеаризации передачи напряжения через трансформатор, включающий в себя магнитный сердечник и входную и выходную обмотки. Измерительный сигнал подается на входную обмотку на первой частоте, выходной сигнал измеряется на выходной обмотке трансформатора, причем напряжение измерительного сигнала может быть настолько малым, что трансформатор работает в нелинейной области. При реализации способа выбирают вторую частоту, отличающуюся от первой частоты, для сигнала согласования, задают амплитудное значение сигнала согласования и подают сигнал согласования на входную обмотку на второй частоте с заданным значением амплитуды так, чтобы трансформатор работал в его линейной области. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх