Трансформатор тока и напряжения Советский патент 1984 года по МПК H01F38/34 

004 «

ТРАНСФОРМАТОР ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий первичную обмотку. тороидгипьный сердечник с расположенной на нем вторичной обмоткой, экран, причем первичная обмотка, экран и изоляция образуют одно плечо делителя напряжения, а также .конденсатор, включенный между экраном и землей и образующий второе плечо делителя напряжения, отличающийся тем, что, с Далью по шцения чувствительности и уменьшения габаритов, первичная обыотка выполнена тороидальной, экран выполнен в виде обмот ки, размещенной поверх вторичной обмотки, первичная обмотка расположена ортогонально вторичной обмотке, изоляция охватывает первичную обмотку, сердечник с вторичной обмоткой и экране.

к Вяо9у 7 л/шборл

иг. 1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для отбора импульсов напряжения и тока из цепей высокого напряжения, и предназначено для выделения импульсов напряжения и тока, порождаемых незавершенными пробоями и частичными разрядами, возникающими в изоляции высоковольтнЕэгх элвктроустановок, а также для преобразования их в импульсы напряжения, регистрируемые специальными приборами. Оно может быть применено как при испытаниях повышенным напряжением изоляции электрических машин, трансформаторов кабелей и других электрических установок, так и при контроле состояния высоковольтной изоляции электротехнических объектов в процессе их эксплуатации.

Известны трансформатор напряжения tl 3 и трансформатор тока (ТТ) 2.

Однако для получения информации о контролируемом объекте . одновременно по двум параметрам - напряжени и току - необходимо применение двух указанных высоковольтных аппаратов, параметры которых должны быть взаимно согласованы. Это согласование должно проводиться по чувствительности и по допускаемому напряжению, воздействующему на высоковольтную изоляцию аппаратов.

Одновременность получения информации по двум каналам важна, например, при определении зоны возникновения дефектов изоляции, характера незавершенных пробоевизоляции электрической цепи и т.п.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является трансформатор тока и напряжения, состоящий из металлической трубы-экрана и высоковольтного провода, симметрично расположенного внутри нее. Этот провод одновременно представляет собой одновитковую первичную обмотку трансформатора тока. Вторичная обмотка, намотанная на стальные сердечники, расположена на внешней ст.ороне трубы. Труба-экран и проходящий по ее оси высоковольтный провод образуют цилиндрический конденсатор, который является высоковольтным плечом .емкостного делителя напряжения. Низковольтное плечо делителя состоит из специального дополнительного конденсатора, соединенного с выводом трубы-экрана и общим заземляющим проводом 3.

Недостатками известного трансформатора являются низкая чувствительность по канёшам тока и напряжения и большие габариты.

Магнитная связь между первичной и вторичной обмотками ТТ существенно ослабляется вихревыми токами, кото-, рые индуктируются в металлической

трубе-экране, представляющей сойой короткозамкнутый виток, -при передаче импульсов тока с крутым фронтом. Следовательно, поток энергии магнитного поля первичной обмотки ТТ разделяется на две неравные части: одна часть энергии бесполезно расходуется на нагрев трубы-экрана вихревыми токами, а другая часть передает полезную информацию во вторичную обмотку ТТ.

Чувствительность по току

dW.;

D 4W

где приращение энергии магнитного поля первичной обмотки ТТ, несущее исходную информацию;

ЛЩ - приращение энергии магнитного поля вторичной обмотки ТТ, воспринявшее переданную информацию.

Очевидно, что ДW2::ЛW.-ЛW, где AWf, - потери энергии в трубе-экране на ее нагрев вихревыми токами, снижающие чувствительность датчика по току.

Электрическая связь между входом и выходом делителя напряжения определяется соотношением емкостей с и С2, где С - емкость между первич- ,ной обмоткой и экраном, С емкость дополнительного низковольтного конденсатора.

Чувствительность по напряжению

4W.

С

2

5,,

и 4W 2С2{С2 + 2)

где - приращение энергии электрического поля на входе делителя напряжения, несущее исходную информацию; ЛЩ - приращение энергии на ее выходе, воспринявшее исходную информацию. Так как С С , то всякое увеличение емкости Сдает соо; ветствующее повышение чувствительности датчика по каналу напряжения. В прототипе увеличение С невозможно без заметHoto возрастания габаритов цилиндрического конденсатора, образованного проводом первичной обмотки и экраном .

Цель изобретения - повышение чувствительности, трансформатора по каналам тока и напряжения и уменьшение его габаритов.

Поставленная цель достигается тем, что в трансформаторе тока и напряжения, имекядем первичную обмотку, тороидальный сердечник с расположенной на нем вторичной обмоткой, экран, причем первичная обмотка, экран и изоляция образуют одно плечо делителя напряжения, а также конденсатор, включенный между экраном и землей и образующий второе плечо делителя напряжения, первичная обмотка выполнена тороидальной, экран выполнен в виде обмотки, размещенно поверх вторичной обмотки, первичная обмотка расположена ортогонально вторичной обмотке, изоляция охватывает первичную обмотку, сердечник с вторичной обмоткой и экраном. Такая конструкция позволяет увеличить магнитную связь между первич ной и вторичной обмотками трансформатора за счет отсутствия вихревых токов в разомкнутом экране, увеличить емкость высоковольтного конден сатора емкостного делителя напряжения за счет большего объема электри ческого поля между первичной обмотк и экраном и уменьшить габаритц трансформатора за счет отсутствия крепежны дет алей, второго сердечника и экранатрубы. На фиг.1 показана принципиальная схема предл1агаемого трансформатора; на фиг.2 - его конструкция в двух проекциях. Трансформатор тока и напряжения (фиг. 1 и 2) состоит из первичйой обмотки 1 и вторичной обмотки 2, намотанной на ферромагнитный сердечник 3. Поверх вторичной обмотки наложен экран 4, выполненный в виде обмотки и отделенный ot вторичной обмотки 2 слоем низковольтной изоляции. Первичная обмотка 1, состоящая из нескольких витков в зависимости от .необходимого коэффициента трансформации по току, образует тороид, сцепленный с сердечником 3 и ортогональный ему, отделенный от вторичной обмотки 2 и экрана 4 одним и тем же массивом высоковольтной изоляции 5, Фиксирующим всю систему. Первичная обмотка 1, высоковольтная изоляция 5 и экран 4 образуют высоковольтный конденсатор с несимметричными обкладками - одно плечо делителя. Этот конденсатор (фиг.1) подключается к внешнему низковольтному конденсатору 6, соединенному с экраном и землей (второе плечо делителя напряжения). Первичная 1 и вторичная 2 обмотки связаны общим магнитным полем, обеспечиваквдим передачу импульса тока. Первичная обмотка 1 и экран 4 связаны общим электрическим полем, обеспечивающим передачу импульса напряжения. В трансформаторе возможен любой коэффициент трансформации в зависимости от числа витков в первичной обмотке 1. В ием полностью отсутствуют вихревые точки, так как разомкнутый экран не образует корбткоэамкнутого витка. По сравнению с прототипом емкость конденсатора предлагаемого трансформатора более чем иа порядок выше при равных габаритах, что обусловливает повышение чувствительности трансформатора тока и напряжения.