Способ определения постоянной времени нагрева сухого трансформатора Российский патент 2021 года по МПК H02H5/04 H02H6/00 

Описание патента на изобретение RU2743902C1

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к измерениям параметров трансформатора.

Известен способ определения постоянной времени нагрева трансформатора, реализуемый в устройстве для контроля температуры трансформатора, заключающийся в измерении веса, теплоемкости, площади охлаждения, коэффициента теплопереноса трансформатора и расчет его постоянной времени нагрева [Выложенная заявка Германии DE 19510970 А1, einen Transformator, МПК7 Н02 Н6/00, Н02Н 7/04, опубл. 26.09.1996, стр. 3].

Недостаток известного способа заключается в необходимости проведения сложных измерений различных физических величин.

Известен метод испытания трансформатора, включающий замыкание обмотки низкого напряжения на амперметр, установку значения этого тока, близкого к номинальному с одновременным измерением этого значения [ГОСТ 3484.2-88 Трансформаторы силовые. Испытания на нагрев, п. 2.3.1, пункт 2.3.1].

Известный метод не предназначен для определения постоянной времени нагрева трансформатора.

Известен способ определения постоянной времени нагрева сухого трансформатора [Патент 2683031 РФ, МПК Н02Н 7/04, опубл. 26.03.2019], включающий замыкание обмотки низкого напряжения на амперметр, установку значения тока обмотки низкого напряжения (вторичной обмотки), близкого к номинальному, измерение трех значений этого тока через равные интервалы времени и вычисление по трем значениям тока постоянной времени нагрева. Этот способ принят за прототип.

К недостаткам прототипа относится недостаточная точность вычисленной постоянной времени нагрева сухого трансформатора. Это связано с тем, что значения тока в данных измерениях зависят от двух параметров: от постепенно нагревающегося сопротивления вторичной обмотки R и от напряжения U на этой обмотке Время трех измерений токов для мощных трансформаторов составляет несколько часов, в течение которых напряжение сети и, следовательно, напряжение первичной обмотки трансформатора может меняться в большей или меньшей степени, поэтому меняется также величины токов, по которым рассчитывается конечный ток IК и постоянная времени нагрева, их значения получаются искаженными. Стабилизация подаваемого на трансформатор переменного напряжения связана со значительным удорожанием измерений.

Изобретение решает задачу повышения точности определения постоянной времени нагрева сухого трансформатора в условиях колебания напряжения.

Техническим результатом от использования изобретения является возможность точного определения постоянной времени нагрева сухого трансформатора в условиях колебания питающего напряжения.

Поставленная задача достигается тем, что в способе определения постоянной времени нагрева сухого трансформатора, включающем замыкание обмотки низкого напряжения (вторичной обмотки) на амперметр, установку значения тока обмотки низкого напряжения, близкого к номинальному и измерение трех значений этого тока через равные интервалы времени, согласно изобретению, одновременно измеряют напряжения первичной обмотки, а постоянную времени нагрева определяют по формуле

где tи - интервал времени между измерениями;

I0, U0 - ток вторичной обмотки и напряжение первичной обмотки в момент начального измерения;

I1, U1 - ток вторичной обмотки и напряжение первичной обмотки в момент первого измерения;

IK - конечный ток, определяемый по формуле

где I2, U2 - ток вторичной обмотки и напряжение первичной обмотки в момент второго измерения.

Заявляемый способ определения постоянной времени нагрева сухого трансформатора отличается тем, что, расчет постоянной времени производят по формулам, учитывающим значения напряжений, зафиксированных в моменты измерений токов.

Формулы, связывающие значение постоянной времени нагрева трансформатора с измеренными значениями токов и напряжений, выведены автором впервые.

Способ осуществляют следующим образом.

К обмотке высокого напряжения сухого трансформатора подают напряжение короткого замыкания U, при котором ток в обмотке низкого напряжения близок к номинальному. Одновременно с подачей напряжения включают секундомер и измеряют ток обмотки низкого напряжения (вторичной обмотки) I0 и напряжение первичной обмотки U0≈U.

По истечении времени tи, которое соизмеримо с ожидаемой постоянной времени нагрева, фиксируют величину тока I1, а по истечении времени 2tи фиксируют величину тока I2.

В процессе измерений токов I1 и I2 напряжение сети меняется случайным образом, поэтому значения измеренных токов искажаются, и результат расчета постоянной времени нагрева становится неточным и невоспроизводимым. Поэтому значения токов I1 и I2 умножаются на корректирующие коэффициенты соответственно за базовую величину в которых принято напряжение U0 начального измерения. Например, если напряжение сети к моменту первого измерения повысилось на 5%, ток I1 будет на 5% больше. Этот ток, умноженный на коэффициент будет соответствовать значению, полученному бы при отсутствии колебания напряжения. Таким образом, из результатов вычислений исключается погрешность, связанная с колебанием питающего трансформатор напряжения.

Вычисляют значение конечного тока Iк, который протекал бы по обмотке низкого напряжения в установившемся тепловом режиме при неизменном напряжении обмотки высокого напряжения U0, по формуле (2)

Затем вычисляют постоянную времени нагрева по формуле (1)

Пример осуществления способа.

Для трансформатора ТПП-269-220-50К мощностью 70 ВА при замыкании обмотки низкого напряжения на амперметр и подаче на первичную обмотку пониженного напряжения U0=36 В с интервалом 4 минуты измерялись значения напряжений первичной обмотки и токов вторичной обмотки. Результаты измерений представлены в таблице.

Значение конечного тока, рассчитанное по способу - прототипу (без учета колебаний напряжения)

Постоянная времени нагрева, рассчитанная по способу - прототипу при tи=4 мин

Наибольшее отклонение напряжения в процессе измерений составило

Значение конечного тока по предлагаемому способу рассчитаем по формуле (2)

При tи=4 мин по формуле (1) рассчитаем постоянную времени нагрева

Таким образом, после исключения влияния на результаты измерений колебания напряжения ΔU=0,83% получено уточненное значение постоянной времени нагрева сухого трансформатора, которое составило 7,48 минуты, и которое на 4,7% отличается от искаженного значения, полученного по способу прототипа. Результаты измерений становятся инвариантны по отношению к возмущающему воздействию в виде изменения подаваемого на трансформатор напряжения.

Похожие патенты RU2743902C1

название год авторы номер документа
Способ определения постоянной времени нагрева сухого трансформатора 2018
  • Плотников Сергей Михайлович
  • Колмаков Виталий Олегович
RU2683031C1
Способ параллельного включения двух трансформаторов 2020
  • Плотников Сергей Михайлович
  • Колмаков Олег Витальевич
RU2740778C1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ИНДУКТИВНОСТИ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА ДЛЯ ДЕФЕКТОГРАФИРОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ ОБМОТОК 2001
  • Лурье А.И.
  • Елагин В.Н.
RU2184999C1
СПОСОБ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЙ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРОВ 2013
  • Григорьев Николай Дмитриевич
RU2544889C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МГНОВЕННЫХ ЗНАЧЕНИЙ ИНДУКТИВНОСТИ НАМАГНИЧИВАНИЯ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА 2007
  • Гольдштейн Ефрем Иосифович
  • Панкратов Алексей Владимирович
  • Хрущев Юрий Васильевич
RU2340908C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МГНОВЕННЫХ ЗНАЧЕНИЙ ИНДУКТИВНОСТИ НАМАГНИЧИВАНИЯ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА 2007
  • Гольдштейн Ефрем Иосифович
  • Панкратов Алексей Владимирович
RU2340907C1
Способ измерения активных сопротивлений постоянному току обмоток силового трансформатора 2018
  • Чеснюк Евгений Николаевич
  • Стрижков Игорь Григорьевич
  • Кузнецов Максим Сергеевич
  • Чеснюк Сергей Евгеньевич
RU2687298C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ Т-ОБРАЗНОЙ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ОДНОФАЗНОГО ДВУХОБМОТОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА В РАБОЧЕМ РЕЖИМЕ 2021
  • Костинский Сергей Сергеевич
RU2752825C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОДОЛЬНЫХ ВЕТВЕЙ Т-ОБРАЗНОЙ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА С НЕНАГРУЖЕННОЙ ТРЕТЬЕЙ ОБМОТКОЙ В РАБОЧЕМ РЕЖИМЕ 2005
  • Гольдштейн Ефрем Иосифович
  • Панкратов Алексей Владимирович
RU2276376C1
СПОСОБ ОПЕРАТИВНОГО КОНТРОЛЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ОДНОФАЗНОГО ДВУХОБМОТОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА В РАБОЧЕМ РЕЖИМЕ 2009
  • Гольдштейн Ефрем Иосифович
  • Прохоров Антон Викторович
RU2390034C1

Реферат патента 2021 года Способ определения постоянной времени нагрева сухого трансформатора

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при определении постоянной времени нагрева сухих трансформаторов. Техническим результатом является возможность точного определения постоянной времени нагрева сухого трансформатора в условиях колебания питающего напряжения. Способ определения постоянной времени нагрева сухого трансформатора включает замыкание обмотки низкого напряжения на амперметр, установку значения тока обмотки низкого напряжения, близкого к номинальному, измерение трех значений этого тока и напряжений первичной обмотки через равные интервалы времени и расчет постоянной времени нагрева по формулам, содержащим значения напряжений, измеренных в момент измерения токов. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 743 902 C1

Способ определения постоянной времени нагрева сухого трансформатора, включающий замыкание обмотки низкого напряжения на амперметр, установку значения тока обмотки низкого напряжения, близкого к номинальному, измерение трех значений этого тока через равные интервалы времени, отличающийся тем, что одновременно измеряют напряжение первичной обмотки, а постоянную времени нагрева определяют по формуле

где tи - интервал времени между измерениями;

I0, U0 - ток вторичной обмотки и напряжение первичной обмотки в момент начального измерения;

I1, U1 - ток вторичной обмотки и напряжение первичной обмотки в момент первого измерения;

Iк - конечный ток, определяемый по формуле,

где I2, U2 - ток вторичной обмотки и напряжение первичной обмотки в момент второго измерения.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2021 года RU2743902C1

Способ определения постоянной времени нагрева сухого трансформатора 2018
  • Плотников Сергей Михайлович
  • Колмаков Виталий Олегович
RU2683031C1
RU 131198 U1, 10.08.2013
Способ определения потерь активной электроэнергии в трансформаторе и устройство для его реализации 2018
  • Костинский Сергей Сергеевич
  • Васильева Кристина Владимировна
  • Михайлов Владимир Владимирович
RU2687893C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕРЬ В ТРАНСФОРМАТОРЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2014
  • Костинский Сергей Сергеевич
  • Михайлов Владимир Владимирович
RU2563331C1
Устройство для измерения износа силовых трансформаторов 1976
  • Ланда Михаил Леонтьевич
  • Синельников Владимир Яковлевич
  • Стасенко Ростислав Флорович
  • Шишков Игорь Михайлович
SU691787A1
DE 19510970 A1, 26.09.1996
ТЕРМОКАМЕРА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ 1992
  • Кобелев Н.С.
  • Шиленков М.Е.
  • Кобелев А.Н.
  • Костин С.В.
RU2087050C1

RU 2 743 902 C1

Авторы

Плотников Сергей Михайлович

Даты

2021-03-01Публикация

2020-06-03Подача