Датчик насыщения сердечника трансформатора Советский патент 1990 года по МПК H02M7/538 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах преобразовательной техники.

Целью изобретения является повышение технологичности изготовления и надежности работы датчика путем использования для вспомогательного сердечника материала с произвольной шириной петли гистерезиса и его полного перемагничивания.

На фиг. 1 представлен трансформатор преобразователя с датчиком насыщения его сердечника; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - кривая перемагнинивания.

Датчик насыщения сердечника трансформатора содержит сердечник 1 трансформатора, вспомогательный сердечник 2 датчика, расположенный параллельной сердечнику 1 и охваченный его обмотками, первичную обмотку трансформатора Wi, вторичную обмотку трансформатора W2, дополнительную обмотку Л/2п, намотанную на вспомогательный сердечник и соединенную последовательно и согласно с вторичной обмоткой трансформатора, выходную обмотку датчика Wgi, намотанную на вспомогательном сердечнике 2, и выходную обмотку датчика Wg2, намотанную на сердечнике 1.

Датчик по фиг. 16 отличается отдатчика по фиг. 1а тем, что его дополнительная обмотка Win намотана на сердечник 1 и соеди- нена последовательно и согласно с первичной обмоткой трансформатора Wi.

На фиг. 1 обозначены токи ii, i2 соответственно первичной Wi и вторичной W2 обмоток трансформатора.

Датчик работает следующим образом.

сл ю с о

00

ю

Допустим, что для обоих сердечников 1 и 2 взят одинаковый материал с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ). При прохождении тока по дополнительным обмоткам подмагничивания Wan или Win (фиг, 1) они создают дополнительную переменную МДС, которая действует на сердечник 2 в размагничивающую сторону.

Дополнительная обмотка подмагничивания W2n(фиг. 1а) создает размагничивающую МДС величиной 12 W2n непосредственно на сердечнике 2. Обмотка подмагничивания Win (фиг. 16) увеличивает МДС вторичной обмотки трансформатора на величину li Win, которая и производит размагничивающее воздействие на вспомогательный сердечник 2.

Допустим, сердечники 1 и 2 находятся в состоянии нижнего насыщения (фиг. 3). При смене полярности напряжения на первичной обмотке трансформатора Wi перемаг- ничиваться вверх начинает только сердечник 1, так как сердечник 2 перемаг- ничиваться не может ввиду того, что под действием дополнительной размагничивающей МДС его магнитное состояние характеризуется точкой а (фиг. 3) и он находится на горизонтальном участке петли гистерезиса. После полного перемагничивания вверх сердечника 1 токи трансформатора li, 2 несколько увеличиваются и начинает пе- ремагничиваться сердечник 2. На время перемагничивания сердечника 2 магнитное состояние сердечника 1 характеризуется точкой д (фиг. 3). При очередной смене полярности напряжения на первичной обмотке трансформатора процесс повторяется в обратную сторону.

Таким образом, за счет введения подмагничивания дополнительной переменной МДС. в качестве которой использована часть размагничивающей МДС вторичной обмотки трансформатора W2, обеспечивается поочередность перемагничивания сердечников 1 и 2, т.е. первым полностью перемагничивается сердечник трансформатора 1, вторым - вспомогательный сердечник 2. Соответственно, напряжения на выходных обмотках датчика Wgi и Wg2 будут возника ь с очередностью перемагничивания сердечников, т.е. исчезновение одного напряжения и возникновение другого будут фиксировать момент насыщения сердечника 1 трансформатора.

Как видно из анализа работы устройства, количество витков обмоток подмагничивания в W2n или Win принципиального значения не имеет, поэтому практически его целесообразно брать минимальным из условия, чтобы при заданных токах 12 или ii неработающий сердечник 2 находился на начале горизонтального участка полной кривой гистерезиса. Отсюда видно, что количество витков обмоток подмагничивания W2n или Win может составлять незначительную часть соответственно от W2 или Wi.

Для обеспечения полного перемагничивания вспомогательного сердечника 2 введенная подмагничивающая МДС должна быть больше величины 2Fc, как показано на фиг. 3.

Сечение вспомогательного сердечника по сравнению с рабочим может быть незначительным и его минимальная величина определяется по двум условиям. Первое условие - это достаточная глубина эффекта поочередного перемагничивания, оцениваемая по напряжениям на выходных обмотках датчика. При выполнении неравенства Si /гд2 S2 при пере- магничивании сердечника 2 можно записать

Ug1 UlWg1/Wl,

где figi - динамическая проницаемость сердечника 1 при его насыщении;

jWg2 динамическая проницаемость сердечника 2 при его перемагничивании; Ugi - напряжение на обмотке Wgi;

Ui - напряжение на первичной обмотке трансформатора.

Как видно по этому условию, сечение S2 вспомогательного сердечника 2 может быть в сотни раз меньше сечения Si сердечиика 1.

Второе условие - время перемагничивания вспомогательного сердечника 2 должно быть больше заданного времени, например времени переключения электронных приборов преобразователя. По этому условию сечение S2 тоже может быть меньше Si в сотни раз.

Положительный эффект предлагаемого датчика насыщения по сравнению с известным заключается в улучшении технологии изготовления, так как для вспомогательного сердечника 2 можно брать материал с ППГ и с любой (произвольной) коэрцитивной силой, например с такой же, как и у сердечника, трансформатора, а также в повышении надежности работы, так как за счет полного перемагничивания вспомогательного сердечника схема сохраняет работоспособность при любой несимметрии временных

параметров электронных приборов в преобразователе.

Формул а изобретения 1. Датчик насыщения сердечника трансформатора, содержащий вспомогательный

сердечник из материала с прямоугольной петлей гистерезиса, расположенный параллельно сердечнику трансформатора и охваченный его обмотками, а также выходные обмотки датчик1а, намотанные на каждом из сердечников, отличающийся тем, что, с целью повышения технологичности изготовления и надежности в работе датчика путем использования для вспомогательного сердечника материала с произвольной шириной петли гистерезиса и его полного пе- ремагничивания, введена дополнительная обмотка, обеспечивающая на каждом такте

работы размагничивание вспомогательного сердечника.

2.Датчик ПОП.1, отличающийся тем, что дополнительная обмотка намотана

на вспомогательном сердечнике и соединена последовательно и согласно с вторичной обмоткой трансформатора.

3.Датчик ПОП.1, отличающийся тем. что дополнительная обмотка намотана

на сердечнике трансформатора и соединена последовательно и согласно с. первичной обмоткой.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах преобразовательной техники. Цель изобретения - повышение технологичности изготовления и надежности работы датчика путем использования для вспомогательного сердечника материала с произвольной шириной петли гистерезиса и его полного перемагничивания. Датчик насыщения представляет собой вспомогательный сердечник (ВС) незначительного по сравнению с сердечником трансформатора сечения, который располагается параллельно сердечнику трансформатора, охвачен его первичной и вторичной обмотками, выполняется из материала с прямоугольной петлей гистерезиса, на который намотана выходная обмотка. Принцип действия датчика основан на эффекте поочередного перемагничивания сердечников. ВС начинает перемагничиваться в ту же сторону только после полного перемагничивания и насыщения сердечника трансформатора благодаря введению дополнительной обмотки, обеспечивающей размагничивание ВС. 2 з.п. ф-лы. 3 ил.

Wgi

О У-.

(

Фие. З

Фиг. г

в zn(

-