Трансформатор тока для измерения тока величиной свыше 25000а Советский патент 1977 года по МПК H01F38/28 

водом, параметры магнитопровода выбраны со следующими соотношениями: 0, 0,7 0,4 й 1,0, где R - средний радиус магнитопровода, А - толщина магнитопровода, tl - высота магнитопровода. На фиг. 1 представлен предлагаемый трансформатор тока; на фиг. 2 - график кривых зависимости изменения параметров трансформатора тока. Трансформатор тока содержит сердечник 1, являющийся магнитопроводом, и втори чн ную обмотку 2. Первичная обмотка может быть выполнена, например, в виде витка провода, проходящего через центр торрои- дального магнитопровода. Теоретически и экспериментально установлено, что если ферромагнитный сердечни 1 шинного измерительного трансформатора тока намагничен не свыше индукций, соот ветствующих началу насыщения ферромагнетика, то при номинальных коэффициентах трансформации более 200О класс точности его не ниже 0,02-0,2. При намагничивани сердечника 1 свыще этого предела точност трансформатора снижается примерно в 101ОО раз. Под действием электрического то ка в цепи, в которую включен шинный изме рительный трансформатор тока, возникает магнитное поле, влияющее на работу транс форматора, В результате этого воздействия сердечник 1 трансформатора намагничивает ся. Наибольшая амплитуда магнитной индух ции В в сердечнике трансформатора от внешнего магнитного потока связана с пер вичным током D. следующим образом: Btno I -C-fгде J4{)- магнитная проницаемость вакуума, равная 43С- 1О V/M; Р- коэффициент с размерностью 1/м, зависящий от формы и размеров контура первичного тока и среднег радиуса магнитопровода трансформатора;С - безразмерный коэффициент, зависящий от отношения толщины маг нитопровода трансформатора к ег среднему радиусу; К - безразмерный коэффициент, зависящий от отношения высоты се дечника к его среднему радиусу. Математическая связь коэффициента С с геометрическими размерами выражается соотношением С J+- 1 .(2) где л и R-толщина и средний радиус сердечника 1. Из опытных данных по определению степени намагничивания ряда кольцевых ферромагнитных сердечников разных размеров полем соленоида в направлении плоскости их окружности получено, что ,f Следовательно, коэффициенты К и С зависят только от размеров магнитопровода и характеризуют его намагниченность, что позволяет оценивать точность трансформатора тока. При выполнении соотношений толщины и высоты сердечника основного трансформатора тока к его среднему радиусу такими, чтобы они удовлетворяли соотношениям 0,25 ,7иО,,0, при которых намагниченность магнитопровода трансформатора тока резко понижены, обеспечиваются оптимально ограниченными габариты и вес. Таким образом, кольцевой сердечник 1 основного трансформатора навит из ферромагнит ной ленты с магнитной проницаемостью//X J и размерами, удовлетворяющими соотношениям 0,,7 и 0, 1,0; а вторичная обмотка основного трансформатора секционирована, причем каждая секция имеет одинаковое с другими секциями число витков и расположена на соответствующей ей. части длины окружности сердечника. Вторичная обмотка при этом образована параллельным или параллельно-последовательным соединением секций. Например, в случае четырех секций каждая секция намотана равномерно на соотвествующей ей четверти окружности сердечника, а вторичная обмотка образована или параллельным включением всех секций или параллельным соединением противоположных секций и последовательным включением полученных соединений, В качестве промежуточного трансформатора может быть использован обычный прецизионный трансформатор тока с номинальными коэффициентами трансформаций, позволяющими преобразовать вторичный ток основного трансформатора к величинам, измеряемым непосредственно. Устройство включается в контур размерами порядка 0,5x0,5 м и более, по которому пропускается переменный ток промышленной частоты силой до нескольких сотен килоампер, подлежащий измерению. Влияние возникшего при этом сильного магнитного поля на сердечник основного трансфор)матора, размеры которого удовлетворяют соотношениям 0, 0,7 и 0, 1,0, получается значительно меньшим, чем у подобных сердечников, имеющих ,2 и - 0,4, а габариты и вес основного трансформатора получаются значительно мен шими, чем у трансформаторов, имеющих серi- 0,7 дечники с Плотность магнитного потока в сердечнике основного трансформатора получается при этом также значительно меньшей, чем трансформаторов с ,25 и 0,4, а насышение наступает при значительно бол ших первичных токах, чем у последних. В результате точность измерения переменных токов, по силе значительно больших, чем предельные рабочие токи известных каскадных трансформаторов тока, резко повышается при одновременном оптимальном ограничении габаритов и веса измерительного уст ройства. После преобразования в основном трансформаторе ток, протекаюший по его вторичной обмотке, подается на первичную обмотку промежуточного трансформатора и после преобразования в нем до величин, измеряемых непосредственно, поступает на измерительный прибор. 42 р м у л а из е т е н и я Трансформатор тока для измерения тока величиной свыше 25ООО А промышленной частоты, выполненный в виде шинного трансформатора с параллельным секционированием вторичной обмотки и торроидальным магнитопроводом, отличающийся тем, что, с целью повышения его помехоустойчивости от внешних магнитных полей, параметры магнитопровода выбраны со следующими соотношениями: 0,25 - 0,7 0,4 i 1,0 где R - средний радиус магнитопровода; д -, толщина магнитопровода, 1 - высота магнитопровода. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Бачурин Н. И. Трансформаторы тока, М, 1964 г. стр. 32, рис. 1-11. 2.Бельян Р. X. Трансформаторы для радиоэлектроники, М, 1971, стр. 652 (прототип ).

Фиг. г