Трансформатор тока для измерения тока величиной свыше 25000а

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А H И < (») 549842

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВМДИЕЛЬСТЭУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 02.02,72 (21) 1743386/07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.03.77 Бюллетень № 9 (45) Дата опубликования описания04.05.77 (51) М. Кл.е

Н 01 Р 40/06

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.314. .224.8 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б. В. Захаров и E. И. Шубина (71) Заявитель (54) ТРАНСФОРМАТОР ТОКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА

ВЕЛИЧИНОЙ СВЫШЕ 25000 А

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в качестве прецизионного или образцового трансформатора тока, например, в крупных электротехнических испытательных стендах 5 для проверки трансформаторов тока промышленной частоты с первичными номинальными токами и токами предельной кратности силой от нескольких десятков до нескольких сотен килоампер. 10

Известно, что для измерений переменных токов до 200 кА применяется двухступенчатый каскадный трачсформатор тока, состояший из основного и промежуточного трансформаторов. Однако помехоустойчивость его Ы к воздействиям внешнего магнитного поля, создаваемого измеряемым током, недостаточна, что снижает точность измерений.

Для снижения уровня помех вторичная обмотка основного трансформатора выполняется 20 в виде секций, включенных параллельно(lj.

Указанное техническое решение рассчитано на небольшой диапазон токов и в измерительной аппаратуре не применяется. Поэтому магнитная помехоустойчивость таких уст-25 ройств, а следовательно, и точность измерений больших токов в области свыше 200кА низкая из-за того, что конструктивные параметры магнитопровода его основного трансформатора — средний радиус, толщина и высота — выполнены неоптимально.

Известны торроидальные трансформаторы, в которых геометрические размеры магнитопровода выбраны в соответствии с требованиями к нормализации таких конструкций (2).

При этом вторичная обмотка может быть выполнена в виде параллельных секций. Такие трансформаторы не рассчитаны на диапазон токов свыше 25000 А, а выбор диапазона геометрии торроидальных магнитопроводов ограничен.

11ель изобретения — повышение помехоустойчивости от внешних магнитных полей.

Это достигается тем, что в трансформаторе тока для измерения тока величиной свыше 25000 А промышленной частоты, выполненного в виде шинного трансформатора с параллельным секционированием вторичной обмотки и торроидальным магнитопро549842 водом, параметры магнитопровода выбраны со следующими соотношениями:

0,25< — < 0,7

04(— < 1,0, где — средний радиус магнитопровода, Ь вЂ” толщина магнитопровода, )1 — высота магнитопровода.

На фиг. 1 представлен предлагаемый трансформатор тока; на фиг. 2 - график кривых зависимости изменения параметров трансформатора тока.

Трансформатор тока содержит сердечник

1, являющийся магнитопроводом, и вторичную обмотку 2. Первичная обмотка может быть выполнена, например, в виде витка провода, проходящего через центр торроидального магнитопровода.

Теоретически и экспериментально установлено, что если ферромагнитный сердечник 20

1 шинного измерительного трансформатора тока намагничен не свыше индукций, соответствующих началу насыщения ферромаг нетика, то при номинальных коэффициентах трансформации более 2000 класс точности 25

его не ниже 0,02-0,2. При намагничивании сердечника 1 свыше этого предела точность трансформатора снижается примерно в 10100 раз. Под действием электрического тока в цепи, в которую включен шинный изме- 30 рительный трансформатор тока, возникает магнитное поле, влияющее на работу трансформатора. В результате этого воздействия сердечник 1 трансформатора намагничивается. Наибольшая амплитуда магнитной индук- Э5 ции В в сердечнике трансформатора от внешнего магнитного потока связана с первичным током 3 следующим образом;

3 =К .С 7. где ц - магнитная проницаемость вакуума, равная 4Х 10 г/м;

Р- коэффициент с размерностью 1/м, зависящий от формы и размеров 4 контура первичного тока и среднего радиуса магнитопровода трансформатора;

С вЂ” безразмерный коэффициент, зависящий от отношения толщины магнитопровода трансформатора к его среднему радиусу; безразмерный коэффициент, зависящий от отношения высоты сердечника к его среднему радиусу.

Математическая связь коэффициента С с геометрическими размерами выражается соотношением

С Л

60 где Ь и R -толщина и средний радиус сердечника 1. Из опытных данных по определению степени намагничивания ряда кольцевых ферромагнитных сердечников разных размеров полем соленоида в направлении плоскости их окружности получено, что

<,5

К= — + (3)

М/М

Следовательно, коэффициенты К и С зависят только от размеров магнитопровода и характеризуют его намагниченность, чтопозволя. ет оценивать точность трансформатора тока.

При выполнении соотношений толщины и высоты сердечника основного трансформатора тока к его среднему радиусу такими, чтобы они удовлетворяли соотношениям 0,25 <

< — < С, 7 и 0,4 c = — (1,0,при которых намагниà ченность магнитопровода трансформатора тока резко понижены, обеспечиваются оптимально ограниченными габариты и вес. Таким образом, кольцевой сердечник 1 основного трансформатора навит из ферромагнитной ленты с магнитной проницаемостью,й>>0 и размерами, удовлетворяющими соотношениям 0,25<ф< 0,7 и 0,4<+ < 1, 0; а вторичная обмотка основного трансформатора секционирована, причем каждая секция имеет одинаковое с другими секциями число витков и расположена на соответствую2Х3 шей ей е дячасти длины окружности сер псекций де чника.

Вторичная обмотка при этом образована параллельным или параллельно-последовательным соединением секций. Например, в случае четырех секций каждая секция намотана равномерно на соотвествующей ей четверти окружности сердечника, а вторичная обмотка образована или параллельным включением всех секций или параллельным соединением противоположных секций и последовательным включением полученных соединений.

В качестве промежуточного трансформатора может быть использован обычный прецизионный трансформатор тока с номинальными коэффициентами трансформаций, позволяющими преобразовать вторичный ток основного трансформатора к величинам, измеряемым непосредственно.

Устройство включается в контур размерами порядка 0,5х0,5 м и более, по которому пропускается переменный ток промышленной частоты силой до нескольких сотен килоампер, подлежащий измерению. Влияние возникшего при этом сильного магнитного поля на сердечник основного трансформатора, размеры которого удовлетворяют соотношениям 0,25<+< 0,7 и 0,4-<- — <

11

<1,0, получается значительно меньшим, чем

549

5 у подобных сердечников, имеющих < 0,25

Ъ R и — < 0,4, а габариты и вес основного трансформатора получаются значительно меньшими, чем у трансформаторов, имеющих сердечники с — > 0,7 и о, 1,0. ,Ь

Плотность магнитного потока в сердечнике основного трансформатора получается при этом также значительно меньшей, чем у трансформаторов с < 0,25 и в < 0,4, а насыщение наступает при значйтельно боль-10 ших первичных токах, чем у последних. В результате точность измерения переменных токов, по силе значительно больших, чем предельные рабочие токи известных каскадных трансформаторов тока, резко повышается при одновременном оптимальном ограничении габаритов и веса измерительного устройства. После преобразования в основном трансформаторе ток, протекающий по его вторичной обмотке, подается на первичную обмотку промежуточного трансформатора и после преобразования в нем до величин, измеряемых непосредственно, поступает на измерительный прибор.

842

Формула из обретения

Трансформатор тока для измерения тока величиной свыше 25000 А промышленной частоты, выполченный в виде шинного трансформатора с паралпельным секционированием вторичной обмотки и торроидэльным магнитопроводом, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения его помехоустойчивости от внешних магнитных полей, параметры магнитопровода выбраны со следуюшими соотношениями:

0,25 < — < 0,7

0,4 < < 1,0 где Я вЂ” средний радиус магнитопровода; д вЂ,толшина магнитопровода;

П вЂ” высота магнитопровода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Бачурин Н. И. Трансформаторы тока, М, 1964 г. стр. 32, рис. 1-11, 2. Бельян Р, Х. Трансформаторы для радиоэлектроники, М, 197 1, стр. 652 (прототип).

549842

01 5 r,à

Фиг. 2

Составитель B. Пучков

Редактор В, Фельдман Техред М. Ликович Корректор А. Власенко

Заказ 349/117 Тираж 1002 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

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