Трансформатор тока Советский патент 1992 года по МПК H01F40/02 

А-А

Использование: в электроизмерительной технике. Сущность изобретения: устройство состоит из двух Г-образных одинаковых частей, одна из которых состоит из магнитопровода 1, имеющего Г-образную форму. На магнитопроводе размещена вторичная обмотка 2,3. Магнитопровод размещен в электроизоляционном корпусе 5 с выступами 6 и 7, выполняющими роль опор для магнито- провода. Для фиксации магнитопровода имеются одинаковые вкладыши 8, установленные в пазы корпуса 5 и крышка 10. В месте посадки корпуса на токоведущую шину установлены прокладки 14 в пазы корпуса 5. Для обеспечения герметичности трансформатора выступ 6 имеетZ-образную форму и по плоскости соединения Г-образных половин установлена герметизирующая прокладка 18. 10 ил.

Фиг. 2

00

N5

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроизмерительной технике.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и сокращение габаритов.

На фиг.1, 2 изображен предложенный трансформатор с разрезами; на фиг.3,4,5 - пример конкретного выполнения корпуса трансформатора;- на фиг.6,7 - примеры фиксации трансформ ЭТора на шине с помощью выступов; на фиг.8 - герметизирующая прокладка; на фиг.9 -установка трансформаторов на объекте; на фиг. 10 - распределение магнитного поля помехи по магнитопроводу трансформатора.

Трансформатор состоит из Г-об- разных одинаковых частей. На фиг.1, 2 проставлены номера позиций для одной части. Одна из частей состоит из магнитопровода 1, имеющего Г-образную форму. На магни- топроводе размещена вторичная обмотка 2, 3. Плоскость разъема трансформатора проходит вдольтоковедущей шины 4, что позволяет раскрывать и замыкать трансформатор вокруг шипы без ее демонтажа. Магнито- провод размещен в электроизоляционном корпусе 5 с выступами б и 7, выполняющими роль опор для магнитопровода. Высота h корпуса больше или равна толщине намотки S. Для фиксации магнитопровода имеются одинаковые вкладыши 8. Магнитопровод фиксируется относительно корпуса вкладышами вкладыши, в CDOIO очередь, установлены в пазы 9 корпуса 5. Таким образом, фиксированный магнитопровод имеет только одну степень свободы - может перемещаться в сторону, противоположную выступам 6 и 7. Для того, чтобы полностью зафиксировать магнитопровод, на вкладыши установлена крышка 10. Крышка установлена на плоскость F и привинчена к корпусу, где для этой цели выполнены резьбо- выеотверстия 11. В корпусе имеется буртик 12, толщиной т.. Высота буртика равна высоте крышки. Крышка выполнена плоской и для герметичности торцы крышки и плоскость ее( соприкасающаяся с вкладышами, покрываются слоем клея.

Обе части трансформатора соединены винтами. Винты проходят в сквозные отверстия 13, выполненные в корпусе.

Для повышения устойчивости работы трансформатора в условиях жестких механических воздействий (тряска, удары, вибрация) и температурных колебаний (при нагревании шины) в месте посадки корпуса на токоведущую шину установлены прокладки 14 (фиг.1) в пазы 15 корпуса. Прокладки Плоские, выполнены из термостойкой резины и вклеены в пазы 15. Толщина прокладок больше глубины пазов. Эти прокладки обеспечивают плотную посадку трансформатора на шину и одновременно компенсируют допуски на размеры шин при ее нагревании.

Для упрощения фиксации трансформатора на шине (при ударе вдоль шины трансформатор может переместиться по шине) корпус оснащен одним или несколькими выступами

ив полости шины находится охлаждающая жидкость, то на углах шины сделаны пропилы (срезаны диагональные углы) и в эти пропилы - впадины входят выступы 17.

Для обеспечения герметичности трансформатора выступ б имеет Z-образную форму, и по плоскости соединения Г-образных половин корпуса установлена герметизирующая прокладка 18, Прокладка плоская, выполнена из резины. В прокладке имеются

два отверстия, сквозь которые проходят винты, крепящие обе половины трансформатора. Для фиксации прокладки в корпусе выполнен буртик высотой 3и прокладка дополнительно приклеена к корпусу. Высота

буртика д меньше толщины герметизирующей прокладки 18. Z-образная форма выступа 6 объясняется тем, чтобы в корпусе установить герметизирующую прокладку 18. Z-образная форма выступа 6 объясняется тем, чтобы в корпусе установит ь герметизирующую прокладку 18 и максимально приблизить (с целью равномерного распределения обмотки по магнитопроводу) обмотку 3 к плоскости разъема Г-образных

половин магнитопровода.

Трансформатор является по существу трансреактором и переводит измеряемый ток в пропорциональное производной тока напряжение. Это обеспечивается подключением на выход трансформатора активного сопротивления большой величины (порядка 10 кОм и более). При этом, ток во вторичной обмотке практически равен нулю и весь поток намагничивания в магнитопроводе

трансформатора создается первичным измеряемым током с. Тогда напряжение нэ выходе трансформатора запишется в следующем виде:4

U

вых

Wi W2 S М Mo

ср

die dt

iUЈC11

r w

где Wa - количество витков вторичной обмотки;

S - поперечное сечение магнигопрово- да;

. Мо-магнитная постоянная;

М - относительная магнитная проницаемость магнитопровода;

ЬСр. длина средней силовой линии;

Ic - измеряемый ток;

Wi - количество витков первичной обмотки (при установке трансформатора на шину Wi 1).

В таблице приведены номинальные значения измеряемого тока и сечения шин, на которые установлены трансформаторы. Род тока переменный с частотой 50 Гц, напряжение первичной сети 220 - 660 В.

Трансформатор при эксплуатации подвергается воздействию переменных электромагнитных полей, создаваемых, например, аварийными токами соседних фи; деров и шин и наводящих на его выходе напряжение помехи. Покажем, как необходимо распределить обмотку на магнитопро- воде, чтобы сигнал помехи на выходе трансформатора был равен нулю. Все секции 2,2 ,3,3 обмотки включены согласно по отношению к магнитному полю измеряемого тока (стрелки Вс). Тогда при влиянии на магнитопровод однородного магнитного поля (стрелки Вп) в секциях обмотки будет наводиться ЭДС:

li -WiS

I2 - - W2 S

где Wi,W2 - количество витков секций обмотки соответственно 3,3 .

При этом в секциях обмотки 2,2 при их выполнении в четное число слоев напряжение помехи наводиться не будет. Суммарный сигнал помехи на выходе трансформатора равен

Un -H+l2 (W2-Wi) -S

отсюда Un 0, когда Wi W2.

Аналогичное условие получим для секций обмоток 2,2 при воздействии на трансформатор магнитного поля п рмехи перпендикулярного Вп (см. стрелки Bni), т.е. , а секции обмоток 3,3 выполнены в четное число слоев.

Распределение обмотки по сердечнику равномерное, пропорционально длине стороны магнитопровода, что позволяет компенсировать неоднородные поля помехи, когда

Вп распределен по магнитопроводу неравномерно. В этом случае согласно ft Bds 0 получаем напряжение помехи на выходе трансформатора равное нулю, т.к.

5 Un КЙ Bds, где К - коэффициент пропорциональности. Кроме этого, равномерное распределение обмотки по магнитопроводу позволяет уменьшить габариты трансформатора и поток рассеяния в ней, обуслов10 ленный толщиной намотки S. Например, при концентрации обмотки в секциях 3,3 увеличиваются линейные размеры трансформатора в направлении оси OY, что не позволяет установить трансформа гор 19 на

15 шину в соответствии с фиг.9 из-за ограниченного расстояния в1 между шинами 4. Расстояние вГ определяется габаритными и установочными размерами автоматических выключателей серии ВА-71, на шины

20 которых устанавливаются трансформаторы 19 (фиг.9). Максимальное расстояние между шинами в1 30 мм при различной ширине шин в и их толщины, причем I Ь1. Выполнение магнитопровода в виде

25 двух одинаковых Г-образных половин повышает технологичность конструкции. Это связано с тем, что для изготовления двух половин магнитопровода (материал магнитопровода - карбонильное железо) необхо30 дима одна и та же пресс-форма, и нанесение секций обмотки на магнитопровод не требует значительных затрат ручного труда, поскольку секции изготавливаются отдельно от магнитопровода на намоточном станке.

35 При любой другой форме магнитопровода, например, П-образной со стержневой приставкой, необходимы значительные затраты ручного труда при нанесении обмотки, например, на среднюю часть П-образной

40 формы.

Корпус трансформатора, вкладыши и крышки выполнены из материала прессовочного АГ-4, имеющего хорошие электроизоляционные и механические свойства.

45 Трансформатор выполнен герметичным. Нарушение герметичности приводит к ухудшению характеристик, т.к. пыль и влага, попадая на поверхности соприкосновения магнитопроводов и на обмотки, выводят

50 трансформатор из строя. Чтобы не нарушать герметичность, отверстия 13 в корпусе выполнены вне полости установки магнитопровода.

55 Формула изобретения

Трансформатор тока, включающий разъемный магнитопровод, состоящий из двух частей, установленных в корпусах, которые образуют в плоскости разъема полость для шинь первичной обмотки и

катушки с вторичными обмотками, о т л и- ча ющийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и сокращения габаритов, он снабжен вкладышами и герметизирующими прокладками, части корпуса выполнены идентичными с окнами по концам магнитопровода, каждая часть магиитопровода выполнена Г-образной, причем на каждом стержне установлены катушки с частью вторичной обмотки, и установлена в соответствующей части корпуса с

0

помощью вкладышей, расположенных на ребрах магнитопровода, так, что в одном из окон выступает торец магнитопровода, а на поверхности корпуса, образующей полость для шины первичной обмотки, по периметру окна, в котором не выступает торец магнитопровода выполнены канавки, причем в канавку по периметру окна установлена герметизирующая прокладка и в канавки на плоскости для шины первичной обмотки установлены прокладки.

Фи2.4

16

Фиг. 6Фиг. 7

рг

Фи2.8

19

.ч

Ь,

Фиг. 9

ВидА

73

Фиг, 5

77

18

I-i

-&

Qn

ФигЛО