Устройство для испытания трансформаторов тока в переходных режимах

/02 1 Ю г ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Научно-исследовательскийцентр по испытанию высоковольтнойаппаратуры(56) 1, Авторское свидетельство ССР 855542, кл. 0 01 В 31/02, 1979,2, Патент ПНР ): 86511,кл. С 01 Б 35/02, 1973 (прототип).(54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА В ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМАХ, содержащее регистратор,источник синусоидального напряжения,соединенный первым выходом с входомблока управления, соединенного первым выходом с первым управляющимвходом коммутатора, соединенноговыходом с первой клеммой для подключения испытуемого трансформатора,тока, вторая клемма для подключениякоторого соединена с первым выводом резиСтора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышенич достоверности результатов испытаний, в него введен трансформатор, соединенный первым и вторым выводами первичной обмотки соответственно с вторым и третьим выходами источника синусоидального напряжения, первым выводом вторичной обмотки - с первым входом коммутатора, вторым выводом - с вторым выводом резистора и с первым входом регистратора, соединенного вторым входом с первым выводом резистора, третьим входом - с вторым выходом блока управления, четвертым входом - с выходом коммутатор ра, соединенного вторыми входами с Щ первыми отводами вторичной обмотки трансформатора, третьим входом - с средним отводом вторичной обмотки трансформатора, четвертыми входами - С, с вторыми отводами вторичной обмотки трансформатора, вторыми управляющими входами - с соответствующими третьими выходами блока управления.105788 2, устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что коммутатор содержит первые и вторые тиристоры и симистор, соединенный первым выводом с катодами первых и вторых тиристоров и с выходом коммутатора, управляющим выводом - с соответствующим вторым управлявШим входом коммутатора, вторым выводом - с Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и можетбыть использовано для определенияпогрешностей трансформаторов тока впереходных режимах на специализированных испытательных стендах, атакже на заводах-изготовителях трансформаторов тока и на предприятиях,осуществляющих их эксплуатацию.Известно устройство для определения погрешностей трансформаторовтока в переходных режимах, содержащее формирователь испытательного тока, нагрузку, датчики тока., регистратор, формирователи постоянного то-,ка, быстродействующие коммутаторыи блок автоматического управления 1;Недостатком известного устройства является сложность, выражающаясяв необходимости иметь элементы,позволяющие пропускать ток, составляю Ощий Десятки килоампер, через первичную обмотку испытуемого трансформатора тока, что позволяет использовать известное устройство только наспециализированных испытательных 25стендах, имеющих мощные испытательные установки,Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для определения погрешностей трансформаторов то- ЗОка в переходных режимах, содержащеерегистратор, источник синусоидального напряжения, соединенный первымвыходом с входом блока управления,соединенного выходом с первой клеммой для подключения испытуемоготрансформатора тока, вторую клеммудля подключения испытуемого трансформатора тока, соединенную с первымвыводом резистора 2 .В известном устройстве для созда 40ния в испытуемом трансформаторе тока режима перемагничивания магнитопровода, эквивалентного тому, который имеет место в реальных условияхнеобходимо, чтобы ЭДС генератора 45постоянного тока затухала по апериодическому закону до нуля. На самомделе при практическом использовании третьим входом коммутатора, соединенного первым и вторым входами через соответствующие первые тиристоры с первым выводом симистора, четвертыми входами через соответствующие вторые тиристоры - с первым выводомсимистора,вторыми управляющими входами - с соответствующими управляющимивыводами первых и вторых тиристоров. устройства ЭДС генератора затухаетдо значения, определяемого величинойостаточного напряжения, что снижаетточность спределения погрешностей и,следовательно, достоверность результатов испытаний,Цель изобретения - повышение достоверности результатов испытаний.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для испытаниятрансформаторов тока в переходныхрежимах, содержащее регистратор,источник синусоидального напряжения,соединенный первым выходом с входомблока управления, соедийенного первым выходсм с первым управляющимвходом коммутатора, соединенного выходом с первой клеммой для подключения испьтуемого трансформатора тока, вторая клемма для подключения1(оторого соединена с первым выводомрезистора, введен трансформатор,соединенннй первым и вторым выводамипервичной обмотки соответственнос вторым и третьим выходами источника синусэидального напряжения,первым вывэдом вторичной обмоткис первым входом коммутатора, вторымвыводом - с вторым выводом резистора и с первым входом регистратора соединенного вторым входом спервым выводом резистора, третьимвходом - с вторым выходом блокауправления, четвертым входом - свыходом коммутатора, соединенноговторыми вхэдами с первыми отводамивторичной обмотки трансформатора,третьим вхэдом - с средним отводомвторичной эбмотки трансформатора,четвертыми входами - с вторыми отводами вторичной обмотки трансформатора, вторыми управляющими входами - с соответствующими третьимивыходами бпока управления,Кроме тэго, коммутатор содержитпервые и вторые тиристоры и семистор, соединенный первым выводом скатодами первых и вторых тиристорови с выходом коммутатора, упраляюшим выводом - с соответствующим вторым управляющим входом коммутатора, вторым выводом - с третьим входом коммутатора, соединенного первым и вторым входами через соответствующие первые тиристоры с первым выводом симистора, четвертыми входами через соответствующие вторые тиристоры - с первым выводм симистора, вторыми управляющими входами - с соответствующими управляющими выводами первых и вторых тиристоров, 10На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема устройства ф на фиг. 2 - временная диаграмма напряжения на вторичной обмотке испытуемого трансформатора тока в 15 реальном переходном режиме, на фиг, 2 Ь - временная диаграмма напряжения на вторичной обмотке испытуемого трансформатора тока в режиме иммитации с помощью предлагаемого Я устройства, на фиг. 2 и 2 - временные диаграммы реального и имитируемого намагничивающих токов соответственно.Устройство содержит источник 1 синусоидального напряжения, трансформатор 2 с первичной 3 и вторичной 4 обмотками, коммутатор 5, симистор б, первые и вторые 7 и 8 тиристоры, резистор 9, блок 10 управления, регистратор 11, первую 12 и вторую 13 клеммы для подключения испытуемого трансформатора 14 тока, содержащего первичную 15 и вторичную 16 обмотки.Первый выход источника 1 сину- З 5 соидального напряжения соединен с входом блока 10 управления, соединенного первым выходом с первым управляющим входом коммутатора 5, сое 4 диненного выходом с первой клеммой 40 12 для подключения испытуемого трансформатора 14 тока, вторая клемма 13 для подключения которого соединена с первым выводом резистора 9.первый и второй выводы первич- . 45ной обмотки 3 трансформатора 2 соединены соответственно с.вторым и третьим выходами источника синусоидального напряжения, первый вы 50 ,вод вторичной обмотки 4 - с первым входом коммутатора 5, второй .вывод - с вторым выводом резистора 9 и с первым входом регистратора 11, соединенного вторым входом с первым выходом резистора 9, третьим входом - с вторым выходом блока 10 управления, четвертым входом - с выходом коммутатора 5, соединенного вторыми входами с первыми отводами вторичной обмотки 4 трансформатора 2, третьим входом - со средним от водом вторичной обмотки 4 трансформатора 2, четвертыми входами с вторыми отводами вторичной обмотки 4 трансформатора 2, вторыми управляющими входами - с соответствую шими третьими выходами блока 10 управления.Первый вывод симистора 6 соединен с катодами первых 7 и вторых 8 тиристоров и с выходом коммутатора 5, управляющий вывод - с соответствующим вторым управляющим входом коммутатора 5, вторым выводом - с третьим входом коммутатора 5 соединенного первым и вторым входами через соответствующие первые тиристоры 7 с первым выводом симистора б, четвертыми входами через соответствующие вторые тиристоры 8 с первым выводом симистора б, вторыми управляющими входами с соответствующими управляющими выводами первых 7 и вторых 8 тиристоров.Устройство работает следующим образом.Синусоидальное напряжение поступает от источника 1 в первичную обмотку 3 трансформатора 2 и трансформируется во вторичную обмотку 4.В, исходном положении сигналы на управляющих входах тиристоров 7 и 8 и симистора б отсутствуют, все тиристоры 7 и .8 и симистор б закрыты, Ток в цепи вторичной обмотки 16 испытуемого трансформатора 14 тока не протекает. После приведения в действие блока 10 управления последний начинает счет полупериодов переменного напряжения источника 1 и выдает импульс управления по различным выходам в определенной временной последовательности. Первый импульс запускает регистратор 11, последующие импульсы управляют работой тиристоров 7 и 8 и симистора б. Тиристоры 7 и 8 переключают отпайки вторичной обмотки 4 трансформатора 2 таким образом, что к последовательно соединенным вторичной обмотке 16 испытуемого трансформатора 14 тока и резистору 9 прикладывается испытательное .переменное напряжение, перваяполуволна которого является максимальной положительной, вторая минимальной (по абсолютной величине) отрицательной, последующие положительные полуволны постепенно уменьшаются, а отрицательные возрастают до их выравнивания по абсолютной величине (фиг. 2 Б). Это напряжение оказывает действие на перемагничивание магнитопровода испытуемого трансформатора 14 тока аналогичное тому, какое имело бы место при наличии испытательного напряжения с апериодической составляющей (фиг.20) в процессе реального включения. Регистратор 11 осуществляет запись испытательного напряжения и напряжения на резисторе 9 (0 ).При работе устройства тиристоры 7 коммутируют положительные полу- волны напряжения, а тиристоры 8отрицательнье. Коммутируемый с помощью тиристоров 7 и 8 ток, являющкйся переходным намагничивающимтоком испытуемого трансформатора 14тока ,Фиг. 2 о г ), не меняет положительного направления при приложенииотрицательных полуволн напряжения,поэтому тиристоры 8 подключены кобмотке 4 анодами, как и тиристоры7. Переключение тиристорами 7 и 8отпаек вторичной обмотки 4 трансформатора 2 осуществляется следующим образом,В положительную полуволну напряжения включен тиристор 7, и в момент окончания этой полуволны токчерез тиристор имеет определенноезначене. На начало отрицательнойполуволны напряжения включаетсясоответствующий тиристор 8, Открытыдва тиркстора 7 и 8. Разность потенциалов между отпайками вторичнойобмотки 4 трансформатора 2 вызываетдополнтельный ток через открытыетиристоры, который обеспечиваетзакрытие тиркстора 7, Аналогичноосуществляется переклочение токапри переходе апряжения с отрицательной полуволны на положительную, После последовательного переклочениявсех отпаек вторич.ой обмотки 4трансформатора 2 тиристорамк 7 и 8симистор б подключает средн ою отпайку, при этом к цепи испытуемоготрансформатора 14 тока прикладывается скммстркчнае напряжение, В начале намагичивающий ток сохраняетсяоднополяр 2 поОжителъным затемпостепео его изменения входят и вобласть отриательных значений, далее он делается симметричным. Послеокончания импульса на открытие симистора б ток прерывается в моментперехода через нулевое значение.В результате автоматического переключения отпаек трансформатора 2действие получаемого испытательногонапряженкя имитирует действие напряжения с аперкодической составляющей. Связь между намагничивающим 1 о и приведенным первичнымтоками испытуемого трансформаторатока определяется дифференциальнымуравнением, получаемым из схемы замещенияАо"ог у, га=г",где Ь - индуктивность намагничиогвания вторичной обмотки 16,Б - активное сопротивлениевторичной цепи.з (1, следует, что для получения намагничиваюшего тока переходного режима можно не пропускать через первичную обмотку 15 трансформатора 14 ток , а приложкть к цепк последовательно соединенных ЬО,к Р, напряжение, равное ъг " г м( где- постоянная времени первичной цепи.Решение дифференциального уравнения трансформатора тока дает вьра жение"мсЛМ " Эт Ф ЯЯсопротивление вторичной16 испытуемого трансформатока. где гт обмотки тора 14 Затем измеряот наибольшее значение напряжения Бэц в интервалах времени, равных периоду испытательного напряжения, к определяют наибольший мгновенный намагничивающий ток 1 о, в этих интервалах Взяв пределы интегрирования от момента начала полуволны испытательного напряжениядо момента ее окончания г и считая в интерва О о= -ЦоМ Е " (4) огле интегрирования 1,о = сопзС получаем где 1(1) - значение намагничиваю- щего тока в момент времениДля практических целей не учитываем изменения второго члена последего выражения и, следовательно, приращение намагничивающего токав каждую полуволну испытательного напряжения огределяется только интегральным значением этой полуволны напряжения. В предлагаемом устройстве обеспечено равенство интегралов полуволн испытательного напряжения интегралам полуволн имитируемого напряжения с апериодкческой составляюшей, что обеспечивает получение равных результатов в опреде О леник намагничивающего тока и погрею ностей.Определение погрешностей осуществляют путем обработки полученной регистфиратором 11 осциллограммы и 45 вычислений погрешностей. При этом измеряют на осциллограмме амплитудное значение установившегося испытательного напряжения Ц,чоо и вычисляют амплитудное значение установившегося первкчного тока 3 (приведенное к числу витков вторичной обмотки 16)для которого определяются погреш ности1057884 оставитель В. Дворкинехред С. Легеза Корректор Г, Решетник едактор М, Тка Заказ 9580/4 Тираж 710 ВНИИПИ Государственн по делам изобретен 3035, Москва, Ж, РПодписноекомитета СССРоткрытийкая наб., д,гоиуш Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,"цмом-АмплитуДную полную погрешность вкаждом из интервалов вычисляют поформуле., = т - , 100,3 вИз осциллограммы могут быть определены и другие виды погрешностей,Таким образом, за счет введениятрансформатора 2, коммутатора 5, выполненного на тиристорах 7 и 8 и симисторе б, обеспечивается приближение режима перемагничивания трансформатора 14 тока при испытаниях к реальному режиму, что повышает достоверность результатов испытаний.