Измерительный трансформатор тока Российский патент 2022 года по МПК H01F27/24 G01R15/18 H01F27/28 

Настоящее изобретение относится к электротехнике, а именно к малогабаритным трансформаторам тока, содержащим обмотки.

Наиболее близким аналогом являются трансформатор тока (RU 134694, опубл. 20.11.2013г.), содержащий магнитопровод, размещенный в защитных контейнерах, отличающийся тем, что защитный контейнер выполнен из тонкостенного металла с зазором по наружному или внутреннему периметру. Контейнер может быть выполнен из двух одинаковых половинок. Между магнитопроводом и контейнером предпочтительно расположены демпфирующие прокладки. В качестве демпфера может быть использован клеящий герметик или густая смазка, либо поролон. Предпочтительно в качестве магнитопровода использованы ленточные магнитопроводы, выполненные на аморфных или нанокристаллических материалах.

Недостаток заключается в том, что у аналогов присуще непостоянство точности трансформации тока в номинальном рабочем диапазоне, по мере роста или снижения тока в первичной обмотки, растёт или падает погрешность трансформации в вторичной обмотке, тем самым не обеспечиваться надлежащая точность.

Технический результат заключается в обеспечении уменьшения погрешности, обеспечение линейности точности трансформации в рабочем диапазоне, за счёт снижения потерь на перемагничивание и на увеличение магнитопроницаемости.

Технический результат достигается за счет использования составного магнитопровода, состоящего из внешнего и внутреннего сердечника, на основе аморфного сплава железа (внутреннее кольцо) и аморфного сплава кобальта (внешнее кольцо), выполненных из одного и более колец.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где:

На фиг.1 – показан магнитопровод состоящий из внешнего сердечника из одного кольца, выполненного из аморфного сплава кобальта и внутреннего сердечника состоящего из двух колец, выполненных из аморфного сплава железа. Где 1 - крышка, 2 - корпус, 3 - внешний сердечника, внутренний сердечник состоящий из колец 4 и 5.

На фиг. 2 – показан магнитопровод состоящий из внешнего сердечника состоящего из двух колец, выполненных из аморфного сплава кобальта и внутреннего сердечника из одного кольца, выполненного из аморфного сплава железа. Где 1 - крышка; 2 - корпус; внешний сердечник состоящий из колец 3 и 4, внутренний сердечник 5.

На фиг. 3 - показан магнитопровод состоящий из внешнего сердечника состоящего из двух колец, выполненных из аморфного сплава кобальта и внутреннего сердечника состоящего из двух колец, выполненных из аморфного сплава железа. Где 1 - крышка; 2 - корпус; внешний сердечник состоящий из колец 3 и 4, внутренний сердечник состоящий из колец 5 и 6.

Устройство состоит из:

1) Первичной обмотки, выполненной: без витковым, одновитковым, одновитковым шинным, многовитковым способом.

2) Контейнер магнитопровода, состоящий из двух половинок.

3) Демпфирующей прокладки, размещенные между контейнером магнитопровода и магнитопроводом, в качестве демпфера использован клеящий герметик, или густая смазка, или поролон.

4) Составного магнитопровода, состоящего из внешнего и внутреннего сердечника, на основе аморфного сплава желез (внутреннее кольцо) и аморфного сплава кобальта (внешнее кольцо), выполненных из одного и более колец.

5)Вторичной обмотки, с коэффициентом трансформации (типовое значение 1:1000-1:6000).

Фигура 1, данное строение магнитопровода обеспечивает низкую погрешность трансформации в низких магнитных полях. В данном исполнении внутренний сердечник играет роль трансформационной части магнитопровода, тогда как внешний сердечник выполняет роль ярма.
Фигура 2, данное строение магнитопровода обеспечивает низкую погрешность трансформации в высоких магнитных полях. В данном исполнении внутренний сердечник является магнитным проводником и оказывает эффект дополнительного размагничивания, за счёт своей более высокой магнитной проницаемости, в момент снижения тока в первичной обмотки. Внешний сердечник выполняет роль трансформаторной части магнитопровода.
Фигура 3, данное строение магнитопровода обеспечивает низкую погрешность трансформации как на высоких так и на низких полях, внутренний и внешний сердечники играют одинаковые роли.

Работа устройств базируется на явлении электромагнитной индукции. При подаче напряжения в трансформатор тока через витки первичной обмотки проходит переменный электрический ток, который в дальнейшем формирует переменный магнитный поток в магнитопроводе, который в свою очередь образует электрический ток в вторичной обмотке, равный коэффициенту трансформации данного трансформатора тока, коэффициент трансформации определяться соотношением количества витков первичной обмотки с количеством витков вторичной обмотки. В результате большие величины преобразуются в те значения, которые безопасны и удобны для измерения.

Решение, для повышения класса точности трансформатора тока, использовать составной магнитопровод, состоящего из набора сердечников работающих совместно в переменном электромагнитном поле, внутренний сердечник трансформирует ток с низкой погрешностью при низких электромагнитных полях и внешний сердечник трансформирует ток с низкой погрешностью при высоких электромагнитных полях.

Соотношение сечения и магнитных свойств внутреннего и внешнего сердечника, обеспечивают постоянство точности трансформации тока из первичной в вторичную обмотки при изменении тока в номинальном рабочем диапазоне.

Настоящее изобретение относится к электротехнике. Технический результат заключается в обеспечении уменьшения погрешности, обеспечение линейности точности трансформации в рабочем диапазоне, за счёт снижения потерь на перемагничивание и на увеличение магнитопроницаемости. Измерительный трансформатор тока содержит первичную и вторичную обмотки и составной магнитопровод, размещенный в защитном контейнере. Магнитопровод состоит из внешнего и внутреннего сердечников, выполненных из одного и более колец. Внутреннее кольцо выполнено на основе аморфного сплава железа. А внешнее кольцо выполнено на основе аморфного сплава кобальта. Внутренний сердечник трансформирует ток с низкой погрешностью при низких электромагнитных полях и внешний сердечник трансформирует ток с низкой погрешностью при высоких электромагнитных полях. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Измерительный трансформатор тока, содержащий первичную и вторичную обмотки и магнитопровод, размещенный в защитном контейнере, отличающийся тем, что магнитопровод состоит из внешнего и внутреннего сердечников, выполненных из одного и более колец, причем внутреннее кольцо выполнено на основе аморфного сплава железа и внешнее кольцо выполнено на основе аморфного сплава кобальта.

2. Измерительный трансформатор тока по п. 1, отличающийся тем, что коэффициент трансформации вторичной обмотки определяется соотношением количества витков первичной обмотки с количеством витков вторичной обмотки - типовое значение 1:1000-1:6000.