ТРАНСФОРМАТОР ТОКА Российский патент 2005 года по МПК H01F38/30 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при конструировании измерительных трансформаторов тока.

Известны трансформатор тока, содержащий магнитопровод, первичную и вторичную обмотки, причем вторичная обмотка трансформатора наматывается на магнитопровод и для получения заданного класса точности трансформатора от намотанного расчетного числа витков вторичной обмотки отматывается несколько витков или дополнительно к расчетному числу витков вторичной обмотки доматываются несколько витков [1].

Недостатком известной конструкции является то, что при отмотке или домотке некоторого числа витков вторичной обмотки абсолютная величина токовой погрешности уменьшается или увеличивается на некоторое постоянное значение, которое прибавляется к абсолютной величине токовой погрешности или вычитается из абсолютной величины токовой погрешности во всем диапазоне измеряемого тока и при всех значениях нагрузки, присоединенной к этой обмотке. Следовательно, такая коррекция не всегда позволяет получить требуемый класс точности, так как при добавлении постоянной величины к значению погрешности, получаемой при различных значениях величины измеряемого тока и различных значениях нагрузки, происходит неравное смещение нелинейной зависимости токовой погрешности от величины тока относительно нулевого значения погрешности. То же самое будет происходить при вычитании постоянной величины из значения погрешности, получаемой при различных значениях измеряемого тока и различных значениях нагрузки. Следовательно, имеются такие значения измеряемого тока и такие значения нагрузки, при которых величина погрешности может превосходить допустимую.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является трансформатор тока, в котором намотка вторичной обмотки на магнитопровод, изготовленный из штампованных пластин с проштампованными в них одним или двумя отверстиями, производится таким образом, что в эти отверстия пропускается некоторая часть витков, охватывающих только часть сечения магнитопровода. При этом абсолютное значение величины, добавляемой или вычитаемой из абсолютного значения токовой погрешности, уменьшается с увеличением величины измеряемого тока [2].

Однако известный трансформатор обладает существенным недостатком. Он может быть изготовлен с такими магнитопроводами, которые собраны из штампованных пластин с проштампованными в этих пластинах отверстиями. Применение такого способа уменьшения погрешности в трансформаторах, магнитопроводы которых намотаны из ленты ферромагнитного материала, недопустимо, так как в случае выполнения сквозного отверстия в любой поверхности магнитопровода (торцевой или боковой) неизбежно будет происходить замыкание слоев ленты из ферромагнитного материала, которое приведет к увеличению потерь холостого хода и тока намагничения магнитопровода, что в свою очередь приведет к недопустимому увеличению значения погрешности, которое не может быть устранено применением вторичной обмотки, часть витков которой охватывает только часть сечения магнитопровода.

Задачей данного изобретения является повышение точности (уменьшение абсолютной величины погрешности) трансформаторов тока, магнитопроводы которых намотаны лентой из ферромагнитного материала.

Данная задача решается таким образом, что магнитопровод трансформатора, выполненного согласно данному изобретению, содержит два или боле сердечника, намотанных из ферромагнитной ленты, накладываемых один на другой торцевыми поверхностями и отделяемых друг от друга прокладками из немагнитного материала, а вторичная обмотка наматывается на магнитопровод, собранный из отдельных сердечников, так что некоторая часть витков, проходящая через сквозные отверстия в прокладках из немагнитного материала, охватывает только часть сечения магнитопровода (один или более сердечников).

Решение данной задачи достигается также, если магнитопровод содержит два или более сердечника, намотанных из ферромагнитной ленты, вставляемых друг в друга и отделяемых друг от друга прокладками из немагнитного материала, а вторичная обмотка наматывается на магнитпровод, собранный из отдельных сердечников так, что некоторая часть витков, проходящая в сквозных отверстиях в прокладках из немагнитного материала охватывает только часть сечения магнитопровода (один или более сердечников).

Решение данной задачи достигается так же и тем, что два или более сердечников, намотанных из ферромагнитной ленты, вставляемых друг в друга и отделяемых друг от друга прокладками из немагнитного материала, накладываются друг на друга торцевыми поверхностями и отделяются друг от друга прокладками из немагнитного материала, а вторичная обмотка наматывается на эти магнитопроводы, так что некоторая часть ее витков, проходящая через сквозные отверстия в прокладках из немагнитного материала охватывает только часть сечения магнитопроводов (один или более сердечников).

На фиг.1 и 2 представлен трансформатор тока, выполненный согласно данному изобретению, магнитопровод которого содержит два или более сердечников 1.1, 1.2....1.n, намотанных из ферромагнитной ленты. Вторичная обмотка трансформатора 2 с несколькими витками 3.1...3.n, охватывающими только часть сечения магнитопроводов (один или более сердечников), проходящими через сквозные отверстия 4.1...4.n в прокладках из немагнитного материала 5.1...5.n, выведена отводами 6 и 7.

Первичная обмотка на чертеже не указана.

На фиг.3 также представлен трансформатор тока, выполненный согласно данному изобретению, который состоит из магнитопровода, содержащего 3 или более сердечников 1.1, 1.2...1.n, намотанных ферромагнитной лентой, как вставленных друг в друга и разделенных прокладками из немагнитного материала 2.1, 2.2...2.n, так и накладываемых друг на друга торцевыми поверхностями и отделенными друг от друга, в свою очередь, прокладками из немагнитного материала 3.1...3.n, из вторичной обмотки 4, намотанной на магнитопровод, с несколькими витками, охватывающими только часть сечения магнитопровода (один или более сердечников) 5.1...5.n, проходящими через сквозные отверстия 6.1...6.n в прокладках из немагнитного материала, и выведенной отводами 7 и 8.

Первичная обмотка на чертеже не указана.

Из рассмотрения фиг.1 следует, что прокладки из немагнитного материала 5.1...5.n подразделяют поперечное сечение магнитопровода на параллельные участки (сердечники 1.1, 1.2...1.n) и витки 3.1...3.n, проходящие в отверстиях 4.1...4.n, охватывают только часть сечения магнитопровода, например сердечник 1.1.

В связи с тем что направление намотки этих витков совпадает с направлением намотки остальных витков 2 вторичной обмотки, направление потока, созданного витками 3.1...3.n в сердечниках 1.2...1.n, суммируются, а в сердечнике 1.1 поток, созданный витками 3.1, направлен навстречу потоку, созданному витками 2, и поэтому магнитный поток, созданный витками 3.1...3.n, вычитается из магнитного потока, созданного витками 2. Таким образом, значения индукции и магнитные проницаемости на участках вблизи витков 3.1...3.n в сердечнике 1.1 и в сердечниках 1.2...1.n различны.

При незначительных первичных токах (до 10÷20% номинального) большая доля потока, созданного витками 2 вторичной, обмотки проходит по сердечникам 1.2...1.n на участках вблизи витков 3.1...3.n, вследствие подмагничивающего действия витков 3.1...3.n на участках сердечников 1.2...1.n, расположенных вблизи витков 3.1...3.n, индукция и магнитная проницаемость значительно увеличены, а в сердечнике 1.1. индукция и магнитная проницаемость незначительны из-за размагничивающего действия потока, созданного витками 3.1...3.n и в этом сердечнике, и направленном против потока, созданного витками 2 в этом же сердечнике. В этом случае витки 3.1...3.n почти не сцепляются с потоком, созданным витками 2 во всем магнитопроводе. Это увеличивает коэффициент трансформации трансформатора тока и рабочее число витков вторичной обмотки равно числу витков поз.2, что уменьшает абсолютное значение отрицательной токовой погрешности и даже может привести к тому, что токовая погрешность станет положительной.

При увеличении первичного тока происходит перераспределение магнитного потока между сердечниками магнитопровода в месте намотки витков 3.1...3.n. В сердечниках 1.2...1.n индукция приближается к индукции насыщения из-за подмагничивающего действия потока, созданного витками 3.1...3.n в этих сердечниках. Магнитная проницаемость в этих сердечниках уменьшается. А в сердечнике 1.1 индукция увеличивается, но не достигает еще индукции насыщения вследствие размагничивающего действия потока, созданного витками 3.1...3.n, и магнитная проницаемость поддерживается значительной.

Большая часть магнитного потока, проходящая по сердечнику 1.1 в месте намотки витков 3.1...3.n, теперь сцепляется с витками 3.1...3.n и при этом увеличивается число витков во вторичной обмотке, которая состоит теперь из витков 2 и витков 3.1...3.n, при этом уменьшается коэффициент трансформации трансформатора тока и абсолютное значение положительной токовой погрешности уменьшается.

Таким образом во всем диапазоне измеряемых токов и во всем диапазоне нагрузок, присоединенных к вторичной обмотке, при определенном числе витков 3.1...3.n и определенном количестве сердечников 1.2...1.n, охваченных витками 3.1...3.n, абсолютное значение погрешности получается заведомо менее значения, нормируемого ГОСТ.

Источники информации

1. Справочник по электрическим аппаратам высокого напряжения. - Ленинград: Энергоатомиздат, ленинградское отделение, стр.338÷339.

2. Трансформаторы тока. В.В.Афанасьев и др. - Ленинград: ЭНЕРГИЯ, Ленинградское отделение, 1980 г., стр.48-50.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при конструировании измерительных трансформаторов тока. В трансформаторе тока, содержащем магнитопровод, первичную обмотку и вторичную обмотку, магнитопровод состоит из нескольких сердечников, намотанных лентой из ферромагнитного материала, наложенных друг на друга торцевыми поверхностями или вставленных концентрично друг в друга и разделенных между собой прокладками из немагнитного материала. Вторичная обмотка наматывается на магнитопровод, состоящий из отдельных сердечников так, что часть витков вторичной обмотки, проходящих через сквозные отверстия в прокладках из немагнитного материала, охватывает, по меньшей мере, один из указанных сердечников. Технический результат заключается в уменьшении абсолютного значения токовой погрешности во всем диапазоне измеряемых токов и во всем диапазоне нагрузок, присоединяемых к измерительной обмотке. 3 ил.

Трансформатор тока, содержащий первичную обмотку, магнитопровод, состоящий из, по меньшей мере, двух сердечников, намотанных лентой из ферромагнитного материала, причем указанные сердечники вставлены друг в друга или наложены друг на друга торцевыми поверхностями и отделены друг от друга прокладками из немагнитного материала, а вторичная обмотка намотана на магнитопровод так, что часть витков проходит через сквозные отверстия в прокладках из немагнитного материала, охватывая, по меньшей мере, один из указанных сердечников.