Устройство для испытания трансформаторов тока в переходных режимах Советский патент 1983 года по МПК G01R31/333 

2. Устройство по П.1, о т л ичающееся 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 управляющим входом коммутатора, вторым выводом - с

третьим входом коммутатора, соединенного первым и вторыл входами через соотвб тствующие первые тиристоры с первым выводом симистора, четвертыми входами через соответствуюаие вторые тиристоры - с первым выводом симистора, вторыми управляюшими входa ш - с соответствующими управляющими вывoдa I i первых и вторых тиристоров.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА В ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМАХ, содержащее регистратор, источник синусоидального напряжения, соединенный первым выходом с входом блока управления, соединенного первым выходом с первым управляющим входом коммутатора, соединенного выходом с первой клеммой для подклю:чения испытуемого трансформатора .тока, вторая клемма для подключения которого соединена с первым выводом Г резидтора, отличающееся тем, что, сцелью повышения достоверности результатов испытаний, в него введен трансформатор, соединенный первым и вторым выводами первичной обмотки соответственно с вторым и третьим выходами источника синусоидального напряжения, пepвы.1 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 коммутатоi ра, соединенного вторыми входами с первыми отводами вторичной обмотки (Л трансформатора, третьим входом - с средним отводом вторичной обмотки трансформатора, четвертыми входами с вторыми отводами вторичной обмотки трансформатора, вторыми управляющими входами - с соответствующими третьими выходами блока управления. in эо ЭО 4

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения погрешностей трансформаторов тока в переходных на специализированных испытательных стендах, а также на заводах-изготовителях трансформаторов тока и на предприятиях, осуществляющих их эксплуатацию.

Известно устройство для определения погрешностей трансформаторов тока в переходных режимах, содержащее формирователь испытательного тока, нагрузку, датчики тока, регистратор, формирователи постоянного то ка, быстродействующие коммутаторы И блок автоматического управления l

Недостатком известного устройства является сложность, выражающаяся в необходимости иметь элементы,позволяющие пропускать ток, составляющий Десятки килоампер, через первичную обмотку испытуемого трансформатора тока, что позволяет использовать известное устройство только на специализированных испытательных стендах, имеющих мощные испытательные установки.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения погрешностей трансформаторов то ка в переходных режимах, содержащее регистратор, источник синусоидального напряжения, соединенный первым выходом с входом блока управления, соединенного выходом с первой клеммой для подключения испытуемого трансформатора тока, вторую для подключения испытуемого трансформатора тока, соединенную с первы выводом резистора 2 .

В известном устройстве для создаНИН в испытуемом трансформаторе тока режима перемагничивания магнитопровода, эквивалентного тому, который имеет место в реальных условия необходимо, чтобы ЭДС генератора постоянного тока затухала по апериодическому закону до нуля. На caiMOM деле при практическом использовании

устройства ЭДС генератора затухает до значения, определяемого величино остаточного напряжения, что снижает точность определения погрешностей и следовательно, достоверность результатов испытаний.

Цель изобретения - повышение достоверности результатов испытаний.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для испытания трансформаторов тока в переходных режимах, содержащее регистратор, источник синусоидального напряжения соединеннкй первым выходом с входом блока управления, соединенного перBbnvi выходом с первым управляющим входом коммутатора, соединенного выходом с первой клеммой для подключения испытуемого трансформатора тока, вторая клемма для подключения koToporo соединена с первым выводом резистора, введен трансформатор. Соединенней первьтм и вторым выводам

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 nepatJM выводом резистора, третьим входом - с вторым выходом блока управления, четвертым входом - с выходом ко.ммутатора, соединенного вторыми входами с первыми отводами вторичной обмотки трансформатора-, третьим входом - с средним отводом вторичной обмотки трансформатора, четвертыми входами - с вторыми отводами вторичной обмотки трансформатора, вторыми управляющими входами - с соответствующими третьими выходами блока управления.

Кроме того, коммутатор содержит первые и вторые тиристоры и семистор, соединенный первым выводом с катодами первых и вторых тиристоров и 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 выводом симистора, вторыми управляющими входами - с соответствующими управляющими выводами первых и вторых тиристоров.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема устройства, на фиг. 2 - временная диаграмма напряжения на вторичной обмотке испытуемого трансформатора тока в реальном переходном режиме, на фиг. 25 - временная диаграмма напряжения на вторичной обмотке испытуемого трансформатора тока в режиме иммитации с помощью предлагаемог устройства/ на фиг. 2Ь и 2 т. - 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 6, первые и вторые 7 и В тиристоры, резистор 9, блок 10 упдавления, 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 синусоидального напряжения соединен с входом блока 10 управления, соедивенного первым .выходом с первь1м удравляющим входом коммутатора 5, соединенного выходом с первой клеммой 12 для подключения испытуемого транформатора 14 тока, вторая клемма 13 для подключения которого соединена с гГёрвым выводом резистора 9.

Первый и второй выводьа первич- , ной обмотки 3 трансформатора 2 соединены соответственно с вторым и третьим выходами источника сину:соидального напряжения, первый вы; ВОД вторичной обмотки 4 - с перв.ым i входом коммутатора 5, второй вы вод - с вторьзм 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 отводом вторичной обмотки 4 трансформатора 2, четвертыми входами с вторыми отводами вторичной обмотки 4 трансформатора 2, вторыми управляющими входами - с cooTBeTCTBSTO

щими 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 6, 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 вьадает импульс управления по различным выходам в определенной временной последовательности. Первый импульс запускает регистратор 11, последующие импульсы управляют работой тиристоров 7 и 8 и симистора 6. 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, первая полуволна которого является максимальной положительной, вторая минимальной (по абсолютной величине) отрицательной, последующие положительные полуволны постепенно уменьшаются, а отрицательные возрастают до их выравнивания по абсолютной величине (фиго 2S). Это напряжение оказывает действие на перемагничивание маг- нитопровода испытуемого трансформатора 14 тока аналогичное тому, какое имело бы место при наличии испытательного напряжения с апериодической составляющей (фиг.2а) в процессе реального вклзочения. Регистратор 11 осуществляет запись испытательного напряжения и напряжения на резисторе 9 (Uo).

При работе устройства тиристоры 7 коммутируют положительные полуволны напряжения, а тиристоры 8 отрицательные. Коммутируемый с помо11;ью тиристоров 7 и 8 ток, являющийся переходным намагничивающим током испытуемого.трансформатора 14 тока (фиг. 2 Ь..г ), не меняет положительного направления при приложении отрицательных полуволн напряжения, поэтому тиристоры 8 подЕслгочены к обмотке 4 анодами, как и тиристоры 7. Переключение тиристорами 7 и 8 отпаек вторичной обмотки 4 трансформатора 2 осуществляется следующим образом.

В положительную полуволну напряжения включен тиристор 7, и в момент окончания этой полуволны ток через тиристор имеет определенное значение. На начало отрицательной полуволны напряжения включается соответствующий тиристор В. Открыты два тиристора 7 и 8. Разность потенциалов между отпайками вторичной обмотки 4 трансформатора 2 вызывает дополнительный ток через открытые тиристоры, который обеспечивает закрытие тиристора 7, Аналогично осуществляется переключение тока при переходе гзапряжения с отрицателной полуволны на положительную. После последовательного переключения всех отпаек вторичной обмотки 4 трансформатора 2 тиристорами 7 и 8 симистор б подключает среднюю отпайку, при этом к цепи испытуемого трансформатора 14 тока прикладывается симг-1стричное напряжение, В начале намапшчивающий ток сохраняется однополярным положительным, затем постепенно его изменения входят и в область отрицательных значений, далее он делается симметричным. После окончания импульса на открытие симистора б ток прерывается в момент перехода через нулевое значение.

В результате автоматического переключения отпаек трансформатора 2 действие получаемого испытательного напряжения имитирует действие напряжения с апериодической составляющей. Связь между намагничивающим ig и приведенным первичным i токами испытуемого трансформатора тока определяется дифференциальным уравнением, получаемым из схемы замещения

Ао

(1)

,

где Lg, - индуктивность намагничивания вторичной обмотки

16;

RQ - активное сопротивление вторичной цепи.

Из (1) следует, что для получения намагничивающего тока переходного режима можно не пропускать через первичную обмотку 15 трансформатора 14 ток

а приложить к цепи последовательно соединенных , и F,, напряжение, равное

U f 2S R23; Cco5Wi-e M,

где 1-1 - постоянная времени первичной цепи.

Решение дифференциального уравнения трансформатора тока дает Bjjpaжение

.dt

R

-i,dt

3)

LOI

U02

di4C

е

аг

Взяв пределы интегрирования от момента начала полуволны испытательного напряжения tf до момента ее окончания t и считая в интерваti

-f t ) i-

i

01

IJ.diMoito.e

&IO L

02

ле интегрирования 1 const, по-луч аем

где ioft) - значение намагничивающего тока в момент времени t .

Для практических целей не учитываем изменения второго члена последнего выражения и, следовательно, прирай1ени€ намагничивающего тока 1д в каждую полуволну испытательного напряжения определяется только интегральным значением этой полуволны напряжения, В предлагаемом устройстве обеспечено равенство интегралов полуволн испытательного напряжения интегралам Полуволн имитируемого напряжения с апериодической составляющей, что обеспечивает получение равных результатов в определении намагничивающего тока и norpeiu ностей.

Определение погрешностей осуилествляют путем обработки полученной регист}|йратором 11 осциллограммы и вычислений погрешностей При этом измеряют на осциллограмме амплитудное значение установившегося испытательного напряжения UMOO и вычисляют амплитудное значение установившегося первичного тока (приведенное к числу витков вторичной обмотки 16, для которого определяются погрешности

1 ЦМОР

(M%g,.6q

где Гат - сопротивление вторичной обмотки 16 испытуемого трансформатора 14 тока.

Затем измеряют наибольшее значение напряжения Ug в интервалах времени, равных периоду испытательного напряжения, и определяют наибольший мгновенный намагничивающ.ий ток

0 этих интервалах

Jqw

ш

Амплитудную полную погрешность в каждом -из интервалов вычисляют по формуле ioM .100.,

3

Из осциллограммы могут быть оп{ еделены и другие виды погрешностей.

Таким образом, за счет введения трансформатора 2, коммутатора 5, выполненного на тиристорах 7 и 8 и симисторе 6, обеспечивается приближение режима перемагничиванйя трансформатора 14 тока при испытаниях к реальному режиму, что повышает достоверность результатов испытаний.