Трансформатор тока нулевой последовательности Советский патент 1980 года по МПК H01F38/38 H02H3/16 

(54) ТРАНСФОРМАТОР ТОКА НУЛЕВОЙ

I

Изобретение относится к области электротехники, а конкретнее к трансформаторам тока и может быть использовано в устройствах зашиты от утечек тока в разветвленных электрических сетях напряжением до 1000 В с, изолированной или заземленной нейтралью трансформатора, например, на угольных шахтах, углеобогатительных фабриках и карьерах, а также в бытовых помещениях.

Известен трансформатор тока нулевой последовательности, первичной обмоткой которого являются провода трех фаз зашишаемого присоединения. Принцип действия зашиты, используюший токоизмерительный орган, заключается в том, что в нормальных условиях геометрическая сумма фазных токов должна быть равна О и по реле ток не протекает. При коротких замыканиях на землю или утечке тока на землю это условие нарушается и возникает ток нулевой последовательности, который вызывает появление магнитного потока в магнитопроводе ТТНП и ЭДС во вторичной цепи 1.

Однако в действительности, в нормальных условиях при полном равенстве первичПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ

ных токов во вторичной цепи протекает ток небаланса, обусловленный несимметричным расположением фаз первичной цепи относительно вторичной обмотки ТТНП. Вследствии различия взаимных индуктивностей фаз

5 первичной цепи со вторичной обмоткой ТТНП чувствительность известных средств зашиты к токам утечки не превышает 3-5 А и изменяется незначительно даже при применении специальных средств ее повышения. Данная чувствительность достаточная для

10 зашиты от потоков к. з. и неприемлема для зашиты от токов утечки, где требуется безопасная установка тока срабатывания до 25 мА.

Известен трансформатор тока нулевой

J5 последовательности, у которого для снижения небаланса проводники каждой фазы первичной обмотки ТТНП расшеплены на число проводников не менее двух и расшепленные проводники каждой из фаз расположены диаметрально противоположно в окне

20 магнитопровода 2.

Указанный трансформатор имеет недостаток, заключаюшийся в том, что потоки рассеивания каждого проводника не совi fts;;-.

:«

мещены и замыкаются по ферромагнитному сердечнику. Поэтому обязательным условием является: наличие замкнутого тороидального магнитопровода с равномерной вторичной обмоткой, что усложняет конструкцию. Применение магнитопровода, например, с прямоугольным окном и вторичной обмоткой, выполненной в виде отдельной катушки, не,избежно приведет к значительному увеличению небаланса; необходима весьма точная установка расщепленных проводников относительно оси тороидального магнитопровода и между собой. При большом количестве расщепленных проводников это требование практически трудно выполнимо; увеличение количества проводников резко снижает коэффициент их заполнения в окне магнитопровода, что влияет на характеристику ТТНП и ограничивает эффективность снижения небаланса.

Наиболее близким по технической сущности является трансформатор тока нулевой последовательности, имеющий первичную обмотку, выполненную в виде цилиндров, расположенных коаксиально друг относительно друга 3 .В известном трансформаторе взаимоиндукция между разными фазами первичной цепи и вторичной обмоткой может быть равна, а небаланс тока отсутствовать лищь при идеальной осевой симметрии проводников.

Однако изготовление таких идеально симметричных трансформаторов тока нулевой последовательности представляет значительные трудности, а даже небольшое осевое смещение цилиндров неизбежно приведет к увеличению тока небаланса.

Цель изобретения - устранений указанных недостатков, а именно упрощения его выполнения и снижения тока небаланса.

Указанная цель достигается тем, что трансформатор тока нулевой последовательности, содержащий первичную цепь, выполненную в виде трех коаксиальных поверхностей, чередующихся по фазам, снабженных фазовыми выводами, разделенных диэлектриком и охваченных магнитопровод.ом, на котором расположена вторичная , каждая из указанных поверхностей выполнена с направляющей в виде многовитковой спирали.

И кроме того, предложен вариант, в котором фазные выводы размещены равномерно по виткам первичной цепи.

На фиг. 1 показана схема устройства защиты от утечек тока, в котором использован предложенный трансформатор тока нулевой последовательности; на фиг. 2 - проводник в развернутом виде; на фиг. 3 - первичная цепь трансформатора тока нулевой последовательности (вид с торца).

Устройство состоит из трансформатора тока нулевой послед,овательности Т.ТНП и исполнительного реле. ТТНП имеет магнитопровод 1, первичную цепь 2, и вторичную

748528

обмотку 3. Исполнительное реле 4 подключено к вторичной обмотке. Каждая фаза первичной цепи ТТНП выполнена из листового проводника 5, например, из тонкой медной фольги. Между проводниками помещена изоляция 6, например, из тонкой конденсаторной бумаги. Листовые проводники с изоляцией скручены в рулон и снабжены фазными выводами 7. Таким образом, первичная цепь ТТНП представляет собой многослойный рулон из чередующихся по фазам

0 листовых проводников.

При полном равенстве токов, протекающих по первичной цепи ТТНП, магнитные потоки в магнитопроводе 1 отсутствуют, так как будет практически отсутствовать внешнее магнитное поле. Увеличение количества фазных выводов 7 у каждого проводника позволяет повысить равномерность распределения тока по всей поверхности проводника.

Результирующий поток рассеивания в

0 окне магнитопровода ТТНП определяется суммой потоков рассеивания проводников А, В, С.

Фе ФА + Фб + Фс,

где Фд, Фц, Фс- потоки рассеивания, обусловленные протеканием тока в проводниках.

Так как пути магнитных потоков в рулоне совмещены, то при 1д + Ig-b Ij, 0 магнитные потоки не замыкаются в магнитопроводе, взаимоиндукция отдельных проводников фаз и вторичной обмотки будет одинакова, а токи небаланса будут значительно снижены даже в случае неравномерно намотанной на магнитопровод вторичной обмотки, некоаксиально расположенных проводников и магнитопровода, произвольной формы магнитопровода и наличия в нем воздушных зазоров.

Применение указанного трансформатора тока нулевой йоследовательности в защитах от утечек тока позволит повышать электро0 безопасность и исключить случаи электротравматизма в разветвленных электрических сетях за счет значительного снижения погрешности и упрощения изготовления трансформатора тока нулевой последовательности.

Формула изобретения

1. Трансформатор тока нулевой последовательности, содержащий первичную цепь,

выполненную в виде трех коаксиальных поверхностей, чередующихся по , снабженных фазовьши выводами, разделенных диэлектриком, и охваченных магнитопроводом, на котором расположена вторичная цепь, отличающийся тем, что,-с целью упрощения его. выполнения и снижения небаланса тока, каждая из указанных поверхностей выполнена с направляющей в виде многовитковой спирали.

2. Трансформатор тока нулевой последовательности по п. 1, отличающийся тем, что фазные выводы размещены равномерно по виткам первичной цепи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Маврицын-А. М. и др. Защита от однофазного замыкания на землю в карьерах. М., «Недра, 1968: с. 31-33.

2.Авторское свидетельство СССР № 456335, кл. Н 02 Н 3/16, 1970.

3.Ж. «Электрические станции, 1975, № 7, с. 88-90.

, 2i 3

Г Т т / / /

7

А AT 6

/

/

/Г

Фиг. {

иг.2 5

748528

Фб/г.з