Преобразователь тока

Сфеа СоввтсннкСоцналнстнчвсниаРвснублпк ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДИИЛЬСТВУ оц 960978(51) . Кл. Н 01 Г 40/ОЕ Н 02 Н 1/00 с присоединением эанвкн 3 В Рвуаарстввай канвтет ьььР в делан азабретенаа и открытки(7) Заявнтел ытный завод средств автоматизац54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОКА рансформатоо, к его усст-. ИзоЬретение относится к электротехнике, преимущественно к технике релейной защиты электрических систем и может быть использовано для согла- .сования электронных устройств релейной защиты с вторичными цепями высоковольтных трано 9 орматоров тока, а также в устройствах автоматики и измерительных приборах., Известны преобразователи. тока, содержащие трансформатор тока с пер" вичной и вторичной обмотками, резистор, подключенный параллельно вторичной обмотке. Например, такой преобразователь используется для согласования полупроводникового реле тока со вторичными цепями высоковольтного трансформатора тока 1 ).Однако рассеиваемая в резисторе мощность обычно много больше мощности, потребляемой электронным у ройством защиты, и проходит через трансформатор тока. Это приводит к снижению точности преобразователя,к увеличению размеров тра тока, и следоватепьнложнению.Известен преобразователь тока,содержащий трансформатор тока с первичной и вторичной обмоткой и резистор, подключенный параллельно первичной обмотке 2 1.Однако мощность, рассеиваемая в о .резисторе, не проходит через трансформатор тона, что упрощает его иповышает точность преобразования токОднако на указанную точность влияет переходные сопротивления в мес"тах соединения первичной обмотки срезистором и выводами. Дпя ослабления этого влияния известное устройство .содержит выравнивающие трансформаторы тока, первичные обмотки в которых включены последсвательно срезистором и первичной обмоткой основного трансформатора тока, а вторичные ; обмотки соединены между собой встречнопараллельно. Наличие выравнивающих,тоансформаторов усложняет преобразователь. Потери в этих трансформаторахограничивают предел повышения точности преобразования. (роме того,функциональные воэможности преоб.разователя с выравнивающими трансФорматорами тока ограничены. 1(оэффициент передачи: по току определяетсяотношением чисел витков обмоток основного и выравнивающих трансформаторов тока и может принимать толькодискретные значения,Целью изобретения является повы.шение точности преобразования токапутем устранения влияния переходныхСопротивлений в местах соединения, первичной обмотки с резистором и выводами, а также упрощение изготовленияи расширение функциональных возможностей устройства.Указанная цель достигается тем,что в известном преобразователе то, ка, содержащем трансформатор токас разъемным сердечником, с первицнойи вторичной обмотками, резистор, подключенный параллельно первичной обмотке, и выводы этой параллельнойцепи, указанная параллельная цепь выполнена в виде единой пластины с чередующимися продолговатыми отверстиями и пазами, продольные оси кото"рых параллельны друг другу и расположены на плоскости пластины с увеличивающимся шагом, с прогибами, имеющими Форму полувитков первичном оьмотки и общую ось, перпендикулярнуюпродольным осям указанных отверстийи пазов, с отверстиемсоединяющимпродолговатые отверстия между собойи расположенными на свободной от пазов и прогибов цасти пластины, и свыступами, расположенными вне прогибов по периметрам наружного торцапластины или внутреннего. торца отверстий и выполняющими функции выводов, причем пластина согнута на 180 овокруг каждой из продольных осей продолговатых отверстий и пазов в однусторону, края прогибов пересекаютпродольные края продолговатых отверстий и пазов, число продолговатых отверстий равно числу витков первичнойобмотки, а цисло пазов на единицуменьше числа продолговатых отверстий.На Фиг. 1 изображена развернутаяпластина с прогибами; на Фиг.2 - первичная цепь преобразователя токасогнутая вокруг продольных осей продолговатых отверстий и пазов пластины с прогибами, общий вид, разрезы А-А, Б-Б, В-О; на Фиг. 3 - изометрическая проекция преобразователя тока ( для наглядности элементы устройства раздвинуты по оси трансформатора тока ); на фиг. 11-6 - варианты формы развернутой пластины; на фиг. 7 - пример электрической схемы вклюцения преобразователя тока для согласования электронного устройства релейной защиты с вторичной цепью высоковольтного трансформатора тока.Устройство содержит пластину с чередующимися продолговатыми отверстиями 2 и пазами 3, с прогибами Йс отверстием 7, соединяющим указанные продолговатые отверстия между собой, с выступами 8, выполняющими Функции выводов первичной цепи преобразователя, разъемный сердечник 9 трансформатора 10 тока, вто: рицную обмотку 11 этого трансформатора, сопротивление 12-той частипластины между выступами, которая неохватывает сердечник трансформатора тока, сопротивление 13 той частипластины между выступами, которая 50 охватывает сердечник трансформаторатока (соответственно сопротивлениерезистора, включенного параллельнопервичной обмотке, и сопротивлениецепи этой обмотки), источник 11 35преобразуемого тока, защитные диоды15 и 16, операционный усилитель 17, с резистором 18 в цепи отрицательной обратной связи и выходные зажимы1940Параллельная цепь из резистораи первичной обмотки трансформаторатока ( первичная цепь преобразователя ) выполнена в виде единой пластины 1 (Фиг,1). Эта пластина имеетпродолговатые отверстия 2, пазы 3 45и прогибы ч. Продольные оси отверстий 2 и пазов 3 параллельны другдругу и расположены на плоскостипластины 1 с увеличивающимся шагом.Увеличение вага компенсирует смещение витков первичной обмотки относительно друг друга при сгибании пластины 1 вокруг осей отверстий 2 и пазов 3. Размер этого увеличения определяется толщинами пластины и изоляции между витками первичной обмотки.Прогибы Мпластины 1 имеют форму соответственно внутреннего, средЕсли пластина 1 и вторичная обмотка 11 выполнены иэ одинакового материала, то коэффициент передачи по току преобразователя практически не зависит от температуры окружающей среды, так как в этом случае не зависит от температуры окружаоцей среды отношение величины сопротивления 12 к сумме величин сопротивления 12 и 13 и приведенного сопротивления вторичной обмотки 11,Изобретение позволяет выполнить непрерывной первичную цепь преобра 5 9609 него и внешнего полувитков первично 11, обмотки, а их края пересекают продольные края отверстий 2 и пазов 3. Ось прогибов 4-6 общая и перпендикулярна продольным осям отверстий 2 и 5 пазов 3.Продолговатые отверстия 2 соединены между собой отверстием 7, которое расположено на свободной от пазов 3 и прогибов 4-6 части пластины 1.Выступы 8 на пластине 1, расположенные вне прогибов 4-6 по периметру ее наружного торца или по периметру внутреннего торца отверстий 2 и 7 1,фиг, 1), выполняют функции выводов первичной цепи преобразователя тока.Согнутая (свернутая) в одну сторону на 180 овокруг продольных оюей отверстий 2 и пазов 3 пластина 1 20 (фиг.2) является первичной цепью пре . образователя тока (Фиг.3), состоящей из выводов и параллельно соеди" . ненных резистора и первичной обмотки трансформатора тока. 35Выступы 8 и отверстие 7 делят пластину 1 на две части, одна из которых не охватывает сердечник 9 трансформатора тока и, следовательно, не имеет магнитной связи с вто- Зв ричной обмоткой 11, другая охватыва-. ет сердечник 9 и имеет магнитную связь с вторичной обмоткой 11. Первая из этих частей выполняет функцию указанного выше резистора, а вто. рая - функцию цепи первичной обмотки трансформатора тока.Число выступов 8 и форма отверстия 7, а также форма краев пластины 1, вне прогибов 4-6 могут быть любыми (фиг.4-6). Они определяются заданными коэффициентами передачи по току преобразователя и конструктивным соображениям, например компановкой преобразователя в устройстве релейной защиты. 1(оэффициент передачи по току преобразователя, в котором пластина 1 имеет более двух выступов 8,может изменяться без ущерба для точности преобразования путем переключения источника преобразуемого тока с одной пары выступов 8 на другую.Источник 14 (фиг.7) преобразуемого тока (,вторичная цепь высоковольт55 ного трансформатора тока ) подключен к одной из пар выступов 8 пластины 1. Преобразуемый ток разветвляется по двум цепям, одна из которых име 78 6ет сопротивление 12 (сопротивлениетой части пластины 1 между выступами 8, которая не охватывает сердечник 9 трансформатора 10 тока), другая - сопротивление 13 (сопро-.ивление той части пластины 1 междувыступами 8, которая охватывает прогибами 4-6 сердечник 9 трансформатора 10 тока). Доля преобразуемого тока, которая протекает по первичнойобмотке (прогибам 4-6 пластины 1) трэн.сформатора 10 тока и трансформируется во вторичную обмотку 11, определяется отношением величины сопротивления 12 к сумме величин сопротивлений 12 и 13то есть определяется Формой и размерами соответствующих частей пластины 1. Эта доля токазависит также от сопротивления вторичной обмотки 11 и входного сопротивления преобразователя тока в напряжение,выполненного по известной схеме наоперационном усилителе 17 с резистором 18 в цепи отрицательной обратнойсвязи и диодами 15 и 16, защищающими входные цепи усилителя от перегрузок, Соответствующим выбором параметров Форму и размеров пластины 1, размеров сердечника 9, числавитков вторичной обмотки 11, соотношения объемов, занимаемых этой обмоткой и прогибами 4-6 пластины 1 в окне сердечника 9, величины сопротивления резистора 18 и коэффициента усиления операционного усилителя 17 можно свестивлияние сопротивления вторичной обмотки и входного сопротивления преобразователя тока в напряжение к минимуму или учесть указанные сопротивления при построении и расчетеформы пластины 1. Тогда на выходныхзажимах 19 преобразователя будетнапряжение пропорциональное преобразуемому току.Гзователя, состоящую из выводов ипараллельно соединенных резистора ипервичной обмотки трансформатора тока, Это устраняет влияние переходных сопротивлений в местах соедине" 3ния указанных элементов первичнойцепи, и следовательно, повышает точ"ностьпреобразования тока.Кроме того, изобретение упрощаетизготовление преобразователя. Преобразователь тока, имеет один трансформатор тока, вместо трех 1 основного и двух выравнивающих) уизвестного. Пластина 1, вцполняю".ая функции первичной цепи преобразователя, может. быть изготовлена известнцми высокопроизводительными спо,сабами, например штамповкой или фо"томеханическим способом, обеспечйвающим, кроме того, постоянство раз- щмеров и формы пластины и, следовательно, малый разброс коэффициентапреобразования. Гибка пластины (,выполнение. прогибов и свертывание вокполнения прогибов и свертывания ее 25вокруг осей продолговатых отверстийи пазов 3 также не встречает затруднений,По сравнению с известным 2предлагаемый преобразователь тока имеетболее широкие Функциональныевоэмож-ности, так как в нем может быть Ре. ализован не только дискретный рядкоэффициентов передачи по току, но илюбые промежуточные значения этогокоэффициента.Мощность, размерц и стоимостьпредлагаемого трансформатора токасущественно меньше, .чем у известного 1 , так как через этот трансформатор не проходит мощность, потреб"ляемая параллельно включенным резис"тором. Кроме того, трансформатортока предлагаемого преобразователя,Работает в режиме, близком к короткому замыканию, Это расширяет диапазон токов, преобразуемых с заданнойточностью, и улучшает передачу Формы преобразуемого тока. Реализацияпреобразователя с весьма малым коэфФициентом передачи по току без ущербадля точности преобразованиязадача,характерная для электронной техникирелейной защиты ) не вызывает затруднений.55Для получения весьма малых коэфФициентов передачи в известном 1преобразователе увеличивают числовитков вторичной обмотки или умень.шают величину сопротивления Резистора, включенного параллельно этой обмотке, что ведет к снижению точ" ности преобразования из-за влияния сопротивления вторичной обмотки. В предлагаемом преобразователе решение этой задачи достигается не путем изменения параметров вторичной цепи, а путем соответствующего выбора формы и размеров пластины, выполняющей функции первичной цепи, т.е. путем изменения раслределения преобразуемого тока между первичной обмоткой и включенным параллельно ей резистором и, следовательно, без ущерба для точности преобразования.Для плавной подстройки коэффициента передачи в известном 13 пре-. образователе должен быть предусмотрен переменный резистор, а подстрой" ка предлагаемого преобразователя мо" жет осуществляться без использования дополнительных элементов путем изменения сечений соответструющих частей пластины подобно тому, как это делается при подстройке шунтов.Формула изобретенияПреобразователь тока, содержащий трансформатор тока с Разъемным сердечником, с первичной и вторичной обмотками, резистор, подключенный параллельно первичной обмотке, и выводы этой параллельной цепи, о тл.и ч а а щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, упрощения изготовления и расширения Функциональных возможностей преобразователя, указанная параллельная цепь выполнена в виде единой пластины с чередующимися продолговатыми отверстиями и пазами, продольные оси которых параллельны друг другу и расположенц на плоскости пластины с увеличивающимся шагомс прогибами, имеющими форму полувитков первичной обмотки и общую ось, перпендикулярную продольным осям указанных отверстий и пазов, с отверстием, соединяющим продолговатые отверстия между собой и расположенным на свободной от пазов и прогибов части пластины, и с выступами, расположенными вне проги.бов по периметрам наружного торца пластины или внутреннего торца от-9 960978 10 верстий и выполняющими Функции вы- зов на единицу меньше числа про. водов, причем пластина согнута на долговатых отверстий.180 О вокруг каждой из продольных осей Источники инФормации продолговатых отверстий и пазов в принятые во внимание при экспертизе : одну сторону, края прогибов пере- :3 1, Федосеев А. И, Релейная эащи" секают продольные края продолгова- та электрических систем. И "Энертых отверстий и пазов, число продол- гия", 1976, с. 119, рис. 2-52.говатых отверстий равно числу вит. Патент СИА Мф 3665357 ков первичной обмотки, а число па-кл. Н 01 Г МО/06, 1972.960978 г Фи ЙСНИК Составитель ТехредЕ.Хар ДЗКТО онцик Корректор Н. Корол м фв аф в Ф ее вве фв ег ею ае ю аь м м м ю ае м в ю м ав ю ю ю м м м аэ 7301/ ВНИИ3 ЮЮЮЮ Еаюю фил Тираж 761 Подписноеударственного комитета СССРизобретений и открытийсква, Ж, Раушская наб., д. 4/5Ю аю ю а Ф ю 4 В ай ю аВ м йь М м чй ю аю Н Ф ФВ Ю ю 6 В ю м ю ю м а ю м м м а