Трансформатор тока и напряжения

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ЗСЮ Н 01 Г 40 08 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И,ОТКРЫТИЙ(56) 1. Геллер В.; Веверке А. Волновые процессы в электрических машинах.ГЭИ, 1980, гл. 1 Х,2. Автооское свидетельство СССРУ 156235, кл, Н 01 Г 27/28, 1956.3. Патент ВеликобританииР 1464486, кл, Н 01 Р 40/00, 1970.(54).(57) ТРАНСФОРМАТОР ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий первичную обмотку801078479 А тороидальный сердечник с расположенной на нем вторичной обмоткой, экран, причем первичная обмотка, экран и изоляция образуют одно плечо делителя напряжения, а также .конденсатор, включенный между экраном и землей и образующйй второе плечо делителя напряжения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью пРвыаения чувствительности и уменьшения габаритов, первичная обмотка выполнена тороидальной, экран выполнен в виде обмот ки, размещенной поверх вторичной обмотки, первичная обмотка расположена ортогонально вторичной обмотке, изоляция охватывает первичную обмотку, сердечник с вТоричной обмоткой Е и экраном.Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для отбора импульсов напряжения и тока из цепей высокого напряжения, и предназначено для выделения импульсов напряжения и тока, порождаемых 5 незавершенными пробоями и частичными разрядами, возникающими в изоляции высоковольтных электроустановок, а также для преобразования их в импульсы напряжения, регистрируемые 10 специальными приборами. Оно может быть применено как при испытаниях повышенным напряжением изоляции электрических машин, трансформаторов, кабелей и других электрических установок, так и при контроле состояния высоковольтной изоляции электротехнических объектов в процессе их эксплуатации.Известны трансформатор напряжения 1 ( и трансформатор тока (Тт) (2 (.Однако для получения информации о контролируемом объекте . одновременно по двум параметрам - напряжению и току - необходимо применение двух указанных высоковольтных аппаратов, параметры которых должны быть взаимно согласованы. Это согласование должно проводиться по чувствительнос(ти и по допускаемому напряжению, воздействукицему на высоковольтную 30 изоляцию аппаратов.Одновременность получения информации по двум каналам важна, например, при определении эоны возникновения дефектов изоляции, характера 35 незавершенных пробоев изоляции , электрической цепи и т.п.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является трансФорматор тока и напряжения, 40 состоящий из металлической трубы-экрана и высоковольтного провода, симметрично расположенного внутри нее, Этот провод одновременно представляет собой одновитковую первичную обмотку трансформатора тока. Вторичная обмотка, намотанная на стальные сердечники, расположена на внешней стороне трубы. Труба-экран и проходящий по ее оси высоковольтный провод образуют цилиндрический конденсатор, который является высоковольтным плечом,емкостного делителя напряжения. Низковольтное плечо. делителя состоит из специального дополнительного конденсатора, соединенного с выводом 55 трубы-экрана и общим заземляющим проводом 3 .Недостатками известного трансформатора являются низкая чувствительность по каналам тока и напряжения 60 и большие габариты.Магнитная связь между первичной и вторичной обмотками ТТ существенно ослабляется вихревыми токами, которые индуктируются в металлической трубе-экране, представляющей собойкороткозамкнутый виток, при передаче импульсов тока с крутым фронтом,Следовательно, поток энергии магнитного поля первичной обмотки ТТ разделяется на две неравные части: одначасть энергии бесполезно расходуетсяна нагрев трубы-экрана вихревыми токами, а другая часть передает полезную информацию во вторичную обмоткуТТ.Чувствительность по токуДфгаагде а% - приращение энергии магнитного поля первичной обмоткиТТ, несущее исходную информацию;ВЮг - приращение энергии магнитного поля вторичной обмоткиТТ, воспринявшее переданнуюинформацию,Очевидно, что ЬФг-(1-ЙЧ( где5%(. - потери энергии в трубе-экране на ее нагрев вихревыми токами,снижающие чувствительность датчикапо току.Электрическая связь между входоми выходом делителя напряжения определяется соотношением емкостей С иСг, где С - емкость между первичной обмоткой и экраном, С - емкость дополнительного низковольтногоконденсатора.Чувствительность по напряжениюдфго =да, гсг(сг+ггде ЬЮ - приращение энергии электрического поля на входеделителя напряжения, несущее исходную информацию;ЬЩ - приращение энергии на еегвыходе, воспринявшее исходную информацию.Так как СгС , то всякое увеличение емкости С дает соответствующее(повышение чувствительности датчикапо каналу напряжения. В прототипеувеличение Сневозможно без заметного возрастания габаритов цилиндрического конденсатора, образованного проводом первичной обмотки и экраном,Цель изобретения - повышениечувствительности трансформатора поканалам тока и напряжения и уменьшение его габаритов.Поставленная цель достигаетсятем, что в трансформаторе тока инапряжения, имеющем первичную обмотку, тороидальный сердечник с расположенной на нем вторичной обмоткой,экран, причем первичная обмотка,экран и изоляция образуют одно плечо делителя напряжения, а также конденсатор включенный между экраноми землей и образующий второе плечо делителя напряжения, первичная обмотка выполнена тороидальной, экран выполнен в виде обмотки, размещенной поверх вторичной обмотки, первичная обмотка расположена ортогонально 5 вторичной обмотке, изоляция охватывает первичную обмотку, сердечник с вторичной обмоткой и экраном.Такая конструкция позволяет увеличить магнитную связь между первич- О ной и вторичной обмотками трансформатора за счет отсутствия вихревых токов в разомкнутом экране, увеличить емкость высоковольтного конденсатора емкостного делителя напряжения за счет большего объема электрического поля между первичной обмоткой и экраном и уменьшить габариты трансформатора за счет отсутствия крепежных деталей, второго сердечникаи экрана- трубы.На фиг.1 показана принципиальная схема предлагаемого трансформатора 1 на фиг.2 - его конструкция в двух проекциях.Трансформатор тока и напряжения (фиг. 1 и 2) состоит из первичной обмотки 1 и вторичной обмотки 2, намотанной на ферромагнитный сердечник 3. Поверх вторичыой обмотки наложен экран 4, выполненный в виде обмотки и отделенный от вторичной обмотки 2 слоем низковольтной изоляции. Первичная обмотка 1, состоящая из нескольких витков в зависимости от необходимого коэффициента трансформации по току, образует тороид, сцепленный с сердечником 3 и ортогональный ему, отделенный от вторичной обмотки 2 и экрана 4 одним и тем ме массивом высоковольтной изоляции 5, фиксирующим всю систему.Первичная обмотка 1, высоковольтная изоляция 5 и экран 4 образуют высоковольтный конденсатор с несимметричными обкладками - одно плечо делителя. Этот конденсатор (фиг.1) подключается к внешнему низковольтному конденсатору б, соединенному с экраном и землей (второе плечо делителя напряжения) .Первичная 1 и вторичная 2 обмотки связаны общим магнитным полем, обеспечивающим передачу импульса тока. Первичная обмотка 1 и экран 4 связаны общим электрическим полем, обеспечивающим передачу импульса напряжения.В трансформаторе возможен любой коэффициент трансформации в зависимости от числа витков в первичной обмотке 1. В нем полностью отсутствуют вихревые точки, так как разомкнутый экран не образует корбткоэамкнутого витка.По сравнению с прототипом емкость конденсатора предлагаемого трансформатора более чем на порядок выше при равных габаритах, что обусловливает повышение чувствительности трансформатора тока и напряжения.1078479 Составитель В. МясниковаОгар Техред О.Веце, Корректор 4. Повх едакт каз 973/ ППП Патент, г. Ужгород Ул. Проектна 5 Тира ВНИИПИ Г по дел 13035 Москв683ударственногоам изобретенийЖ, Раушск Подписноемитета СССРоткрытийнаб д. 4/5