Трансформатор тока для измерения тока величиной свыше 25000а

(61) Дополнительное к а вид-в Кл.е1 Р 40/06 22) Заявлено 02.02,72 (21) 1743386/О 5 с присоединением заявки Гасударственный комит Совета Министров ССС по делам изобретенийи открытий(45) Дата опубликования описания 04.05,77 3) УДК 621.314, .224,8 (088,8 2) Авторы изобрет(54) ТРАНСФОРМАТОР ТОКА ДЛЯ ВЕЛИЧИНОЙ СВЫШЕ 2500 РЕНИЯ ТОКА ледовательно, и точност х токов в области свыш за того, что конструктив гнитопровода его основн - средний радиус, толш олнены неоптимально. изме200 кА роиств, а ний больш ные панизкая изого транина и выаметры ма форматора ота - вып Це зобр помехоусени повыш ных полеи. в трансформавеличиной й частоты, вынсформаторанием вторич- магнитопрои от внешних магнит оичив Этодостигается тем, чтока для измерения тока25000 А промышленно торе свыш полненного в виде шинного тра с параллельным секционирова ной обмотки и торроидальным 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. 10Известно, что для измерений переменных токов до 200 кА применяется двухступенчатый каскадный трачсформатор тока, состоящий из основного и промежуточного трансформаторов. Однако помехоустойчивость его 15 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 1. Указанное техническое решение рассчитано на небольшой диапазон токов и в измерительной аппаратуре не применяется. Поэтому магнитная помехоустойчивость таких устИзвестны торроидальные трансформаторы,в которых геометрические размеры магнитопровода выбраны в соответствии с требованиями к нормализации таких конструкций 2.При этом вторичная обмотка может бытьвыполнена в виде параллельных секций. Такие трансформаторы не рассчитаны на диапазон токов свыше 25000 А, а выбор диапазона геометрии торроидальных магнитопроводов ограничен,водом, параметры магнитопровода выбранысо следующими соотношениями;0,25 -0,704( -1,0,где- средний радиус магнитопровода,Ь - толщина магнитопровода,Ь - высота магнитопровода.На фиг. 1 представлен предлагаемыйтрансформатор тока; на фиг. 2 - графиккривых зависимости изменения параметровтрансформатора тока,Трансформатор тока содержит сердечник1, являющийся магнитопроводом, и вторичную обмотку 2. Первичная обмотка можетбыть выполнена, например, в виде виткапровода, проходящего через центр торроидального магнитопровода. 10 где цо- магнитная проницаемость вакуума, равная 4 Ж 10 г/м;-7Р- коэффициент с размерностью 1/м,зависящий от формы и размеровконтура первичного тока и среднегорадиуса магнитопровода трансформатора;С - безразмерный коэффициент, зависящий от отношения толщины магнитопровода трансформатора к егосреднему радиусу;К - безразмерный коэффициент, зависящий от отношения высоты сердечника к его среднему радиусу.Математическая связь коэффициента С с геометрическими размерами выражается соотношением+1Я 2, (2)60 Теоретически и экспериментально установлено, что если ферромагнитный сердечник 2 Ф 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 10- 100 раз, Под действием электрического тока в цепи, в которую включен шинный изме рительный трансформатор тока, возникает магнитное поле, влияющее на работу трансформатора, В результате этого воздействия сердечник 1 трансформатора намагничивается. Наибольшая амплитуда магнитной индук- Э 5 ции В в сердечнике трансформатора от внешнего магнитного потока связана с первичным током 3 следующим образом;а,=С Г где Ь и Й -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, чтоК= - +1 (3)3/М Следовательно, коэффициенты К и С зависяттолько от размеров магнитопровода и характеризуют его намагниченность, что позволяет оценивать точность трансформатора тока.При выполнении соотношений толщины ивысоты сердечника основного трансформатора тока к его среднему радиусу такими, чтобы они удовлетворяли соотношениям 0,25-С, 7 и 0,4- . - 1,0,при которых намагниьченность магнитопровода трансформаторатока резко понижены, обеспечиваются оптимально ограниченными габариты и вес. Таким образом, кольцевой сердечник 1 основного трансформатора навит из ферромагнитной ленты с магнитной проницаемостью,ООи размерами, удовлетворяющими соотношениям 0,25 ф 0 7 и 0 4+1,0; авторичная обмотка основного трансформатора секционирована, причем каждая секцияимеет одинаковое с другими секциями число витков и расположена на соответствую 2 Х 3шей ей , части длины окружности сертсекцийдечника.Вторичная обмотка при этом образованапараллельным или параллельно-последовательным соединением секций, Например, вслучае четырех секций каждая секция намотана равномерно на соотвествующей ей четверти окружности сердечника, а вторичнаяобмотка 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 0,5 х 0,5 м и более, по которому пропускается переменный ток промышленной частоты силой до нескольких сотенкилоампер, подлежащий измерению. Влияние возникшего при этом сильного магнитного поля на сердечник основного трансформатора, размеры которого удовлетворяютсоотношениям 0,25+ 0,7 и 0,4. -131,0, получается значительно меньшим, чем554 у подобных сердечников, имеющих0,25ии -0,4, а габариты и вес основного трансформатора получаются значительно меньшими, чем у трансформаторэв, имеющих сердечники с -0,7 и1,0.Ь5Плотность магнитного потока в сердечнике основного трансформатора получается при этом также значительно меньшей,чем у трансформаторов с +с 0,25 и в0,4, а насыщение наступает при значйтельно больших первичных токах, чем у последних. В результате точность измерения переменных токов, по силе значительно больших, чем предельные рабочие токи известных каскадных трансформаторов тока, резко повышает ся при одновременном оптимальном ограничении габаритов и веса измерительного устройства. После преобразования в основном трансформаторе ток, протекающий по его вторичной обмотке, подается на первичную 2 ф обмотку промежуточного трансформатора и после преобразования в нем до величин, измеряемых непосредственно, поступает на измерительный прибор. 8426Формула из обретения Трансформатор тока для измерения токавеличиной свыше 25000 А промышленнойчастоты, выполченный в виде шинного трансфэрматэра с паралЛельным секционирэванием вторичной эбмэтки и торроидэльныммагнитопроводом, о т л и ч а ю ш и й с ятем, что, с целью повышения его помехоустойчивости от внешних магнитных полей, параметры магнитопровода выбраны со следуюшими соотношениями:0,25-0,70,41,0где Я - средний радиус магнитопровода;д в ,толшина магнитопровода;П - 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 длярадиоэлектроники, М, 1971, стр. 652 (прототип).1 р 5 Заказ 349/117 Тираж 1002 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5