Трансформатор тока нулевой последовательности
ОП ИСАНИНА
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистическнх
Республик ()748528 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 03.02.78 (21) 2579181/24-07 с присоединением заявки № —. (23) Приоритет— (51) М.-Кл 2
Н 01 F 40/10
Н 02 Н 3/16
Государственный комитет
СССР по делам иэобретеиий и открытий
Опубликовано 15.07.80. Бюллетень № 26
Дата опубликования описания 25.07.80 (53) УДК 621.314.
225 (088 8) (72) Автор изобретения
В. А. Гришин
Восточный научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (71) Заявитель (54) ТРАНСФОРМАТОР ТОКА НУЛЕВОЙ
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ
- Щф »»» и» -»Й»»»» Ф»» »»»»» »»»
Изобретение относится к области электротехники, а конкретнее к трансформаторам тока и может быть использовано в устройствах защиты от утечек тока в разветвленных электрических сетях напряжением до
1000 В с изолированной или заземленной нейтралью трансформатора, например, на угольных шахтах, углеобогатительных фабриках и карьерах, а также в бытовых помещениях.
Известен трансформатор тока нулевой последовательности, первичной обмоткой которого являются провода трех фаз защищаемого присоединения. Принцип действия защиты, использующий токоизмерительный орган, заключается в том, что в нормальных условиях геометрическая сумма фазных токов должна быть равна 0 и по реле ток не протекает. При коротких замыканиях на землю или утечке тока на землю это условие нарушается и возникает ток нулевой последовательности, который вызывает появление магнитного потока в магнитопроводе ТТНП и ЭДС во вторичной цепи (1).
Однако в действительности, в нормальных условиях при полном равенстве первичных токов во вторичной цепи протекает ток небаланса, обусловленный несимметричным расположением фаз первичной цепи относительно вторичной обмотки ТТНП. Вследствии различия взаимных индуктивностей фаз первичной цепи со вторичной обмоткой
ТТНП чувствительность известных средств защиты к токам утечки не превышает 3 — 5 А и изменяется незначительно даже при применении специальных средств ее повышения.
Данная чувствительность достаточная для защиты от потоков к. з. и неприемлема для защиты от токов утечки, где требуется безопасная установка тока срабатывания до
25 мА.
Известен трансформатор тока нулевой последовательности, у которого для снижения небаланса проводники каждой фазы первичной обмотки ТТНП расщеплены на число проводников не менее двух и расщепленные проводники каждой из фаз расположены диаметрально противоположно в окне магнитопровода (2).
Указанный трансформатор имеет недостаток, заключающийся в том, что потоки рассеивания каждого проводника не сов.!
748528
Формула изобретения мещены и замыкаются по ферромагнитному сердечнику. Поэтому обязательным условием является: наличие замкнутого тороидального магнитопровода с равномерной вторичной обмоткой, что усложняет конструкцию. Применение магнитопровода, например, с прямоугольным окном и вторичной обмоткой, выполненной в виде отдельной катушки, неизбежно приведет к значительному увеличению небаланса; необходима весьма точная установка расщепленных проводников относительно оси тороидального магнитопровода и между собой. При большом количестве расщепленных проводников это требование практически трудно выполнимо; увеличение количества проводников резко снижает коэффициент их заполнения в окне магнитопровода, что влияет на характеристику ТТНП и ограничивает эффективность снижения небаланса.
Наиболее близким по технической сущности является трансформатор тока нулевой последовательности, имеющий первичную обмотку, выполненную в виде цилиндров, расположенных коаксиально друг относительно друга (3)..
В известном трансформаторе взаимоиндукция между разными фазами первичной цепи и вторичной обмоткой может быть равна, а небаланс тока отсутствовать лишь при идеальной осевой симметрии проводников.
Однако изготовление таких идеально симметричных трансформаторов тока нулевой последовательности представляет значительные трудности, а даже небольшое осевое смещение цилиндров неизбежно приведет к увеличению тока небаланса.
Цель изобретения — устранения указанных недостатков, а именно упрощения его выполнения и снижения тока небаланса.
Указанная цель достигается тем, что трансформатор тока нулевой последовательности, содержащий первичную цепь, выполненную в виде трех коаксиальных поверхностей, чередующихся по фазам, снабженных фазовыми выводами, разделенных диэлектриком и охваченных магнитопроводом, на котором расположена вторичная цейь, каждая из указанных поверхностей выполнена с направляющей в виде многовитковой спирали.
И кроме того, предложен вариант, в котором фазные выводы размещены равномерно по виткам первичной цепи.
На фиг. 1 показана схема устройства защиты от утечек тока, в котором использован предложенный трансформатор тока нулевой последовательности; на фиг. 2 — проводник в развернутом виде; на фиг. 3 — первичная цепь трансформатора тока нулевой последовательностл (вид с торца).
Устройство состоит из трансформатора тока нулевой последовательности ТТНП и исполнительного реле. ТТНП имеет магнитопровод I, первичную цепь 2, и вторичную
fo
1s
2S
З0
3S
so
I обмотку 3. Исполнительное реле 4 подключено к вторичной обмотке. Каждая фаза первичной цепи ТТНП выполнена из листового проводника 5, например, из тонкой медной фольги. Между проводниками помещена изоляция 6, например, из тонкой конденсаторной бумаги. Листовые проводники с изоляцией скручены в рулон и снабжены фазными выводами 7. Таким образом, первичная цепь ТТНП представляет собой многослойный рулон из чередующихся по фазам листовых проводников.
При полном равенстве токов, протекающих по первичной цепи ТТНП, магнитные потоки в магнитопроводе 1 отсутствуют, так как будет практически отсутствовать внешнее магнитное поле. Увеличение количества фазных выводов 7 у каждого проводника позволяет повысить равномерность распределения тока по всей поверхности проводника.
Результирующий поток рассеивания в окне магнитопровода ТТНП определяется суммой потоков рассеивания проводников
А, В, С.
Ф = Фд + Фн + Ф, где Ф„, Фв, Ф вЂ” потоки рассеивания, обусловленные протеканием тока в проводниках.
Так как пути магнитных потоков в рулоне совмещены, то при 1д+ 1в+ 1 = О магнитные потоки не замыкаются в магнитопроводе, взаимоиндукция отдельных проводников фаз и вторичной обмотки будет одинакова, а токи небаланса будут значительно снижены даже в случае неравномерно намотанной на магнитопровод вторичной обмотки, некоаксиально расположенных проводников и магнитопровода, произвольной формы магнитопровода и наличия в нем воздушных зазоров.
Применение указанного трансформатора тока нулевой Последовательности в защитах от утечек тока позволит повышать электробезопасность и исключить случаи электротравматизма в разветвленных электрических сетях за счет значительного снижения погрешности и упрощения изготовления трансформатора тока нулевой последовательности.
1. Трансформатор тока нулевой последовательности, содержащий первичную цепь, выполненную в виде трех коаксиальных поверхностей, чередующихся по фазам, снабженных фазовыми выводами, разделенных диэлектриком и охваченных магнитопроводом, на котором расположена вторичная цепь, отличающийся тем, что, с целью упрощения его выполнения и снижения небаланса тока, каждая из указанных поверхностей выполнена с направляющей в виде многовитковой спирали.
748528
2. Трансформатор тока нулевой последовательности по п. 1, отличающийся тем, что фазные выводы размещены равномерно по виткам первичной цепи.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Маврицын А. М. и др. Защита от однофазного замыкания на землю в карьерах.
М., «Недра», 1968: с. 31 — 33.
2. Авторское свидетельство СССР № 456335, кл. Н 02 Н 3/16, 1970.
3. Ж. «Электрические станции», 1975, № 7, с. 88 — 90.
748528
Редактор Г. Волкова
Заказ 4373/14
Составитель,Л. Васькова
Техред К. Шуфрич Корректор Г. Решетник
Тираж 844 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открь.тий
I 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП <Патент» г. Ужгород, ул. Проектная, 4
