Трансформатор постоянного тока Советский патент 1980 года по МПК H01F38/40 

1

Изобретение относится к электронзмериТСЛ1-Л10Н технике и может исиользозатьея в MOHUibrx нрсобразователях для измереиня постоянного тока.

Известны трансформаторы постоянного тока, содержанию два ферромагнитных сердечника, нсточиик неременного нанряжения, диоды и нагрузку 1.

Нанряжсние на нагрузке в таких устройствах имеет форму иульсирующего напряжения с отсечкой, т. е. с провалами напряження до нуля в теченне частн периода.

Иаиболее близким но технической сущности к предлагаемому является трансформатор ностояниого тока, содержаид,нй два ферромагнит 1ых сердечиика, первичные обмотки которых еоедииены иоследовательно-соглаено, а вторнчные - носледовательиовстречио, источиик переменного напряжения, диод, резисторы, вынрямительный мост

2.

Недостатком известных устройств являетея налнчие нровалов во вторичном токе, что определяет большую часть его ногрешиостн.

Целью нзобретення является уменьшение ногрсшностн трансформатора постоянного тока путем уетранення нровалов во вторпчном токе.

1Лель достигается тем, что в трансформаторе, содержашем два ферромагннтпых сердечннка с последовательно включеннымн первнчнымн и вто 1нчнымн оботкамн, нагрузку, вынрямнте.чьный мост, источник переменного папряжепня, нсточник перемепиого иапряжеиия подключен к вторнчным обмоткам и нагрузке через введенный токоограинчнваюшнй резистор и выпрямительный моет, к которому на стороне выпрямленного нанряження нараллельно нодключен донолпнтельно введенный в устройство тнристор, а управляюнип электрод тнрпстора через введе 1пые в устройство дпод н ре15 знстор подключен между согласно включеннымн вторнчными обмотками, нрнчем число витков вторичиой обмотки, нодключенHoii к катоду тнрнстора, меньше, чем число витков другой вторичиой обмотки.

20 На фиг. 1 ириведеиа прннннииальиая схема иредлагаемого трансформатора ностояииого тока; на фнг. 2 - магнитные состояния сердечников; иа фнг. 3 - иапряжеиия и токи в характерных точках схемы.

25 Траиеформатор ностояииого тока содержит два ферромагнитных сердечника 1, 2 с согласио-носледовательио соединенными иервичиыми обмотками 3, 4 и вторичиыми 5, 6. Обмотка 6 имеет меньшее число витков, чем обмотка 5. К вторичным обмоткам 5, 6 подключена цепь, состоящая нз нагрузки 7 и выпрямительного моста 8, источника переменного напряжения 9. В цепь источника напряження 9 включеи токоограиичпвающий резистор 10, а выпрямительный мост зашунтироваи иа стороне выирямленного напряжения тиристором И, управляющий электрод которого ПОДКЛЕОЧСН через резистор 12 и диод 13 к точке соединения вторичных обмоток 5, 6. Трансформатор работает следующим образом. Положим, что сер,аечиики 1 и 2 трансформатора ностояииого тока имеют прямоугольные характернстики иамашнчнвания, а сопротивленне нагрузки 7 - активное. Когда источннк переменного нанряжения 9 отключеи, в первичных обмотках 3, 4 имеется иостоянный ток /и, входящий в обмоткн. Как ноказано на фиг. 2, оба сердечника насыщены, а их магнитное состояние характеризуется точками О иа характеристиках иамагиичивания. Пусть в момент t включается источннк нсремеииого нанряжения 9. В сопротивлениях 7, 10 и вторичных обмотках 5, 6 иоявляетея возрастающий ток, который в сердечниках 1, 2 создает МДС, направленную ветречно МДС иервнчиых обмоток 3, 4. При достижении вторичным током величины i I i- о- ft 1Г/ сердечиик 1 выходит из насыщення и начипает работать иа вертикальиом участке характернстики намагничивания в условиях равенства МДС, нреиятствуя дал1зиейи1ему росту вторичного тока. Сердечиик 2 остается насьш1,енным, так как его вторичная обмотка б нмеет меньщее число витков, чем обмотка 5 сердечника 1, и для равеиет15а МДС требуется больший вторичный ток. Магнитное состояние сердечников характеризуется точками 1 (фиг. 2). к обмотке 5 нриложено нанряжение и, .:.: I и,„ Sin Ш/ I - i, (/, + /,„),(1) где /msina - наиряжеиие источника питаиия 9. Наиряжеиие иеточиика иитания нревыHiaeT надеине иапряжеиия па соиротивлеииях 7, 10, иоэтому напряжеине на обмотке 5 иоложительиое (фиг. 3). К моменту i-i индукция еердечника 1, нмеюн1его нлощадь поперечного сечеппя Si, получает ноложптельное нриран1,епие U,dt О и достигает насьицения (точка 2 па фн1. 2). Вт(П)ичиый ток возрастает до во.личииы . , W, 1, - Id--, нри которой имеет место равепство МДС сердечннка 2. Сердечннк 2 выходпт из иаеыщеиия, а сердечппк 1 насыщается (точка 3 ка фиг. 2). Напряжеппе, приложенное ранее к обмотке 5, теперь прикладывается к обмотке 6: 6/е 16„ sin (О/1 - г, (R, + /,о) 0. (3) Через управляющпй переход тирпетора И . Тириетор начинает нротекать ток iyоткрываетея и шуитирует источник иитанпя. Положительное ирнращенне нндукции сердечипка 2 оиределяется временем открытия тиристора (А/)- Так как время открытия тпрпстора несопзмерпмо мало с периодом питающего напряжения, то вееьма мало и ноложительное ирираихение индукинн еердечннка 2 (точка 4 па фиг. 2). После открытия тпрпетора ненаеыщепный сердечннк 2 начппает работать в режнме обычного транеформатора тока до тех нор, пока его рабочая точка на характерпстике намагничивания ие вериетея в точку 3. Папряжение на обмотке 6 ири этом равно . Так как сердечник 2 иолуч. очень малое иоложптельное г рираи,еиие индукции, то п время его работы в режиме трансформатора тока (Д/) ма.чо и соизмеримо с временем открытия тиристора (). Пасьпцегше еердечннка 2, работавшего режнме трансформатора тока, приводит к уменьшеги1Ю вторнчного тока до величиигл Прп этом токе вновь пастуиает равепет);(-) МДС еердечннка 1 (точкп 2 па фиг. 2). Теперь в режпме трапсформатора тока начинает работаат) сердечннк 1 и к eio вторичной обмотке 5 прикладывается О1рнцатель)гое напряжение U;, - 2 7Р1ндукцпя сердечника получает отрицательпое приращеиие, а рабочая точка иа характеристике намагничнваппя еердечника 1 смеп;ается ио вертикальиому участку вииз. В момеит t питакпцее и;и1)яженне умеш Н1ается до нуля н тнрнстор 11 закрывается. Панряженне на обмотке 5 вновь оинеывается уравнением (1), )io индукция продо 1жает из.мепяться в отрпцательную сторону, так как до .момента /,; /,„а1пи.(/,+ ,о)(4) н иитеграл (2) мегизше нуля. Рабочая точка сердечн1и а 1 в момеит /4 достигает точкн 5 (ф1п 2). Пачиная е мо.мепта /4, наиряжеиие Ls стаиовитея положите..м н индукция начинает увеличиваться. Рабочая точка сердечиика 1 неремешается вверх по вертикальио.му участку характе)нстики намагиичиваиия, достигая точки 2 в мо.мепт

/5. В ЭТОТ момент происходит кратковременное насыщение сердечника 1, соответствующий кратковременный выход из насыщения сердечника 2, открытие тиристора 11, далее работа сердечника 1 в режиме трансформатора тока до момента te и т. д.

Таким образом, каждые полнериода нитающего напряжения сердечник 1 намагничивается от источника питания и размагничивается иервичным током. В течение всего времени втричный ток не изменяет направления и равен

l, id. Vs

Лишь в моменты /2 5 вторичный ток увеличивается до величины

, , W I, fd -W,

па время, соизмеримое с временем включения тиристора. Обмотки 3, 4 имеют равное число витков, а обмотка 6 имеет на витков меньше, чем обмотка 5, поэтому увеличепие тока iz происходит на соответству-. ющую величину.

При отсутствии первичного тока сердечника 1 насыщен. Тиристор открывается в начале каждого полунериода и шунтирует источник питания. В нагрузке нротекает малый ток холостого хода.

Применение описанного трансформатора постоянного тока для питания ценей измерения, защиты и автоматики мощных преобразователей позволит существенно повысить точность и надежность в работе вторичных устройств. Кроме того, к сердечникам описанного трансформатора постоянного тока не предъявляются строгие требования нрямоугольности характеристики намагничивания, что позволяет применять более дешевые сорта стали.

Формула изобретения

Трансформатор постоянного тока, содержащий два ферромагнитных сердечника с

последовательно включенными первнчными и вторичными обмотками, нагрузку, источник переменного напряжения и выпрямительный мост, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности, источник

неременного напряжения подключен к вторичным обмоткам и нагрузке через введенный в устройство токоограннчивающий резистор и выпрямительный мост, к которому на стороне вынрямленного напряжения параллельно подключен дополннтельно введенный в устройство тиристор, управляющий электрод тиристора через введенные в З стройство диод и резистор подключен между согласно включенными вторичными обмотками, причем число витков вторичной обмотки, подключенной к катоду тиристора, меньше, чем число витков другой вторичной обмотки.

Источники информации,

принятые во внимаиие при экснертпзе

1. Кобылэцки А. Трансформаторы постоянного тока но мостовой схеме. Изв. ВУЗов «Электромеханнка, 1975, № 2, с. 126, рис. 1.

2. Белпцкая М. С., Лиманов Е. А. Трансформаторы постоянного тока н напряжения. «Энергия, 1964, с. 14.

Jtf

Сердечни,-(;

СерВечник 2