Преобразователь тока Советский патент 1982 года по МПК H01F38/30 H02H1/00 

(Sft} ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОКА

:.. НзоЬретение относится к электротехнике , преимущественно к технике релейной защиты электрических систем и может быть использовано для согласования электронных устройств релейной защиты с вторичными цепями высоковольтных транс1)Орматоров тока, а также в устройствах автоматики и измерительных приборах.

. Известны преобразователи тока, содержащие трансформатор тока с первичной и вторичной обмотками, резис тор, подключенный параллельно Btoричной обмотке. Например, такой преобразователь используется для согласования полупроводникового реле тока со вторичными цепями высоковольтного трансформатора тока 1 }. Однако рассеиваемая в резисторе мощность обычно много больше мощности, потребляемой электронным устройством защиты, и проходит через трансформатор тока. Это приводит к снижению точности преобразователя.

к увеличению размеров трансформатора тока, и следовательно, к его усложнению.

Известен преобразователь тока, содержащий трансформатор тока с первичной и вторичной обмоткой и резистор, подключенный параллельно первичной обмотке f2.

мощность, рассеиваемая в

fg резистрре, не проходит через трансформатор тока, что упрощает его и повышает точность преобразования тока.

Однако на указанную точность влияют переходные сопротивления в Tax соединения первичной обмотки с резистором и выводами. Для ослабления этого влияния известное устрой- . ство содержит выравнивание трансформаТоры тока, первичные обмотки

20 Которых включены последовательно с резистором и первичной обмоткой основного трансформатора тока,а вторичные обмотки соединены между собой встречно: параллельно.Наличие выравнивающих 3 . 9 доансформаторов усложняет пр$образоёа тель. Потери в этих трансформаторах ограничивают предел повышения точности преобразования. Кроме того, функциональные возможности преобразователя с выравнивающими трансформаторами тока ограничены. Коэффициент передачи-по току определяется отношением чисел витков обмоток основного и выравнивающих трансформато ров тока и может принимать только дискретные значения. Целью изобретения является повышение точности преобразования тока путём устранения влияния переходных (Сопротивлений в местах соединения, пер вичной обмотки с резистором и выводами, а также упрощение изготовления и расширение функциональных возможностей устройства. Указанная цель достигается тем, что в известном преобразователе то.ка, содержащем трансформатор тока с разъемным сердечником, с первичной и вторичной обмотками, резистор, под ключенный параллельно первичной обмотке, и выводы этой параллельной цепи, указанная параллельная цепь вы полнена в виде единой пластины с чередующимися продолговатыми отверстиями и пазами, продольные оси которых параллельны друг другу и расположены на плоскости пластины с увеличива191цимся шагом, с прогибами, име ющими форму полувитков первичной otoмотки и общую ось, перпендикулярную продольным осям указанных отверстий и пазов, с отверстием,соединяющим продолговатые отверстия между собой и расположенными на свободной от пазов и прогибов части пластины, и с выступами, расположенными вне проги бов по периметрам наружного торца пластины или внутреннего торца отверстий и выполняющими функции выводов, причем пластина согнута на 180° вокруг каждой из продольных осей про долговатых отверстий и пазов в одну . сторону, края прогибов пересекают продольные края продолговатых отверстий и пазов, число продолговатых от верстий равно числу витков первичной обмотки, а число пазов на единицу меньше числа продолговатых отверстий. На фиг. 1 изображена развернутая пластина с прогибами; на фиг.2 - пер вичная цепь преобразователя тока согнутая вокруг продольных осей продолговатых отверстий и пазов пластины с прогибами, общий вид, рйзрезы Л-Л, Б-Б, В-В; на фиг. 3 - изометрическая проекция преобразователя тока (для наглядности элементы устройства раздвинуты по оси трансформатора на фиг, Ц-6 - варианты формы развернутой пластины; на фиг. 7 пример электрической схемы включения преобразователя тока для согласования электронного устройства релейной защиты с вторичной цепью высоковольтного трансформатора тока. Устройство содержит пластину Т, с чередующимися продолговатыми отверстиями 2 и пазами 3, с прогибами 4-6 с отверстием 7, соединяющим указанные продолговатые отверстия между собой, с выступами 8, выполняющими функции выводов первичной цепи преобразователя, разъемный сердечник 9 трансформатора 10 тока, втох ричную обмотку 11 этого трансформатора, сопротивление 12-той части пластины между выступами, которая не охватывает сердечник трансформатора тока, сопротивление 13Той части Пластины между выступами, которая охватывает сердечник трансформатора тока (соответственно сопротивление резистора, включенного параллельно первичной обмотке, и сопротивление цепи этой обмотки), источник 1 . преобразуемого тока, защитные диоды 15 и 16, операционный усилитель 17 с резистором 18 в цепи отрицательной обратной связи и выходные зажимы Параллельная цель из резистора и первичной обмотки трансформатора тока (первичная цепь преобразователя ) выполнена в виде единой пластины 1 (фиг. и. Эта пластина имеет продолговатые отверстия 2, пазы 3 и прогибы 4-6. Продольные оси отверстий 2 и пазов 3 параллельны друг другу и расположены на плоскости пластины 1 с увеличивающимся шагом. Увеличение шага компенсирует смещение витков первичной обмотки относительно друг друга при сгибании пластины 1 вокруг осей отверстий 2 и пазов 3. Размер этого увеличения определяется толщинами пластины и изоляции между витками первичной обмотки. Прогибы 4-6 пластины 1 имеют форму соответственно внутреннего, среднего и внешнего полувитков первичной обмотки, а их края пересекают продольные края отверстий 2 и пазов 3. Ось прогибов Ц-( общая и перпендикулярна продольным осям отверстий 2 и пазов 3.

Продолговатые отверстия 2 соединены между собой отверстием 7, которое расположено на свободной от пазов 3 и прогибов Ц-б части пластины 1.

Выступы 8 на пластине 1, расположенные вне прогибов k-( по периметру ее наружного торца или по периметру внутреннего торца отверстий 2 и 7 (фиг.1), выполняют, функции выводов первичной цепи преобразователя тона.

Согнутая (свернутая) в одну сторону на 180°вокруг продольных осей отверстий 2 и пазов 3 пластина 1 (фиг.2) является первичной цепью пре образрвателя тока (фиг.З), состоящей из выводов и параллельно соеди-. ненных резистора и первичной обмотки трансформатора тока.

Выступы 8 и отверстие 7 делят пластину 1 на две части, одна из которых не охватывает сердечник 9 трансформатора тока и, следовательно, не имеет магнитной связи с вторичной обмоткой 11, другая охватываг ет сердечник 9 и имеет магнитную связь с вторичной обмоткой 11. Первая из этих частей выполняет функцию указанного выше резистора, а вто рая - фyнkцию цепи первичной обмотки трансформатора тока.

Число выступов 8 и форма отверстия 7I а также форма краев пластины 1 , вне прогибов -6 могут быть любыми (фиг.А-6). Они определяются заданными коэффициентами передачи по току преобразователя и конструктивным соображениям, например компановкой преобразователя в устрюйстве релейной защиты. Коэффициент передачи по току преобразователя, в котором пластина 1 имеет более двух выступов 8,может изменяться без ущерба для точности преобразования путем переключения источника преобразуемого тока с одной пары выступов 8 на другую.

Источник (фиг.7) преобразуемого тока (вторичная цепь высоковоль ного трансформатора тока ) подключен к одной из пар выступов 8 пластины 1. Преобразуемый ток разветвляется по двум цепям, одна из которых имеет сопротивление 12 (сопротивление той части пластины 1 между выступами 8, которая не охватывает сердечник 9 трансформатора 10 тока), другая - сопротивление 13 (сопротивление той части пластины 1 между выступами 8, которая охватывает прогибами it-S сердечник 9 трансформатора 10 тока). Доля преобразуемого тока, которая протекает по первичной обмотке (прогибам|-6 пластины О трансформатора 10 тока и трансформируется во вторичную обмотку 11, определяется отношением величины сопротивления 12 к сумме величин сопротивлений 12 и 13, то есть определяется формой и размерами соответствующих частей пластины 1. Эта доля тока зависит также от сопротивления вторичной обмотки 11 и входного сопротивле-ния преобразователя тока в напряжение, выполненного по известной схеме на операционном усилителе 17 с резистором 18 в цепи отрицательной обратной связи и диодами 15 и 1б, защищающими входные цепи усилителя от перегрузок. Соответствующим выбором параметров форму и размеров пластины 1, раЗ меррв сердечника 9, числа витков вторичной обмотки 11, соотношения объе мое, занимаемых этой обмоткой и прогибами Ц-6 пластины 1 в окне сердечника 9 величины сопротивления резистора 18 -и коэффициента усиления операционного усилителя 17 можно свести влияние сопротивления вторичной обмотки и входного сопротивления преобразователя тока в напряжение к минимуму или учесть указанные сопротивления при построении и расчете формы пластины 1. Тогда на выходных зажимах 19 преобразователя будет |Напряжение пропорциональное преобразуемому току.

Если пластина 1 и вторичная обмотка 11 выполнены из одинакового материала, то коэффициент передачи по току преобразователя практически не зависит от температуры окружающей среды, так как в этом случае не зависит от температуры окружающей среды отношение величины сопротивления 12 к сумме величин сопротивления 12 и 13 и приведенного сопротивления вторичной обмотки.11.

Изобретение позволяет выполнить непрерывной первичную цепь npeof5paзователя, состоящую из выводов и параллельно соединенных резистора и первичной обмотки трансформатора то ка. Это устраняет влияние переходных сопротивлений в местах соединения указанных элементов первичной цепи, и следовательно, повышает точ ность преобразования тока. Кроме того, изобретение упрощает изготовление преобразователя. Преобразователь тока, имеет один транЪформатор тока, вместо трех (осноеного и двух выравнивающих) у известного. Пластина 1, вьпюлняю-: Мая функции первичной цепи преобразователя, может быть изготовлена из вестными высокопроизеодительиыми сп ,собами, например штамповкой или фотомеханическим способом, обеспечивающим, кроме того, постоянство раз меров и формы пяастины и, следовательно, малый разброс коэффициента преобразования. Гибка пластины (выполнение прогибов и свертывание вок полнения прогибов и свертывания ее вокруг осей продолговатых отверстий и пазов) также не встречает затрудненийПо сравнению с известным t2j пре лагаемый преобразователь тока имеет более широкие функциональные возмож ности, так как в нем может быть рештизован Не только дискретный ряд коэффициентов передачи по току, но любые промежуточные значения этого коэффициента. Мощность, размеры и стоимость предлагаемого трансформатора тока существенно меньше, .чем у известного {13 , так как через этот трансфер матор не проходит мощность, потребляемая параллельно включенным резистором. Кроме того, трансформатор тока предлагаемого преобразователя, pa6otaeT в режиме, близком к короткому замыкауию. Это расширяет диапазон токов, преобразуемых с заданной точностью, и улучшает передачу формы преобразуемого тока. Реализация преобразователя с весьма малым коэфг фициентом передачи по току без ущерб для точности преобразования (задача, характерная для электронной техники релейной защиты) не вызывает затруднений . Для получения Весьма малых коэффициентов передачи в известном 1 преобразователе увеличивают число витков вторичной обмотки или уменьг шают величину сопротивления резистора, включенного параллельно этой обмотке, что ведет к снижению точности преобразования из-за влияния сопротивления вторичной обмотки. В предлагаемом преобразователе решение этой задачи достигается не путем изменения параметров вторичной цепи, а путем соответствукицего выбора формы и размеров пластины, выполняющей функции первичной цепи, т.е. путем изменения распределения преобразуемого тока между первичной обмоткой и включенным параллельно ей резистором и, следовательно, без ущерба для точности преобразования . Для плавной подстройки коэффициента передачи в известном СП пре-. образователе должен быть предусмотрен переменный резистор, а подстройка предлагаемого преобразователя может осуществляться без использования дополнительных элементов путем изменения сечений соответструющих частей пластины подобно тому, как это делается при подстройке шунтов. Формула изобретения Преобразователь тока, содержащий трансформатор тока с разъемным сердечником, с первичной и вторичной обмотками, резистор, подключенный параллельно первичной обмотке, и вы- воды этой параллельной цепи, о т л.и ч а то щ и и с я тем, что, с целью повышения точности, упрощения изготовления и расширения функциональных возможностей преобразоаателя, указанная Параллельная цепь выполнена в виде единой пластины с чередующимися продолговатыми отверстиями и пазами, продольные оси которых параллельны друг другу и расположены на плоскости пластины с увеличивающимся шагомуС прогибами, имеющими форму полувитков первичной обмотки и общую ось, перпендикулярную продольным осям указанных отверстий и пазов, с отверстием, соединяющим продолговатые отверстия между собой и расположенным на свободной от пазов и прогибов части пластины, и с выступами, расположенными вне прогиов по периметрам наружного торца пластины или внутреннего торца отверстии k выполняющими функции выводов, причем пластина согнута на 180 вокруг каждой из продольных осей продолговатых отверстий и пазов в одну сторону, края прогибов пересекают прюдольные края продолговатых отверстий и пазов, число продолговатых отверстий равно числу витков первичной обмотки, а число па96810 зов на единицу меньше числа продолговатых отверстий. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Федосеев А. М. Релейная-защита электрических систем. М., Энергия, 1976, с. 119, рис. 2-52. 2.Патент США (Г 3665357, кл. Н 01 F , 1972.

-ч -ч г

Л

1

-Н fi

/|-д S-S вВ

J б

Ф14Ъ.1

1l

/

7/

ь ь s

Л

-1

/ 5

r

J

X/

I

.

/

X/

LZ

0Ut.S

Фдг.5