Тепловая модель обмотки электрооборудования переменного тока

 

. ТЕПЛОВАЯ МОДЕЛЬ ОБМОТКИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащая датчик тока, выполненный в виде трансформатора тока, тепловой аналог обмотки электрооборудования, и находящийся с ним в тепловом контакте терморезистор, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности моделирования путем улучшения .динамической характеристики модели и уменьшения габаритов, трансформатор тока выполнен с короткозам-. кнутыми вторичными витками, являющимися тепловыми аналогами обмотки электрооборудования, а терморезистор расположен между вторичными витками ; трансформатора тока и находится с ними в электрическом контакте. Фмг,1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

3(50 Н 02 Н 6/00; Н 02 Н 5/04;

Н 02 Н 7/085 (21) 3533130/24-07 (22) 31. 12. 82 (46) 07. 09. 84. Бюл. ¹ 33 (72) Г.А.Бугаев (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения (53) 621.316.925(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹- 512531, кл. Н 02 Н 7/085, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР № 699603, кл. Н 02 Н 5/04, 1976. (54)(57). ТЕПЛОВАЯ МОДЕЛЬ ОБМОТКИ

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащая датчик тока, выполненный в виде трансформатора тока, тепловой аналог обмотки электрооборудования, и находящийся с ним в тепловом контакте терморезистор, о т л и ч а ю щ а— я с я тем, что, с целью повышения точности моделирования путем улучшения .динамической характеристики модели и уменьшения габаритов, трансформатор тока выполнен с короткозам- . кнутыми вторичными витками, являющимися тепловыми аналогами обмотки электрооборудования, а терморезистор расположен между вторичными витками трансформатора тока и находится с ними в электрическом контакте. Ф

1112

33

Основной недостаток устройства— наличие электрической изоляции между терморезистором и тепловым аналогом, Изобретение относится к электротехнике, а именно к области устройств защиты, и может быть использовано при выполнении тепловой зашиты обмотки электрических шин, трансформаторов и другого электрооборудования переменного тока.

Известна физическая модель тепловых процессов, протекающих в обмотке якоря малоинерционного электродвига- 10 теля, содержащая изолированные нагреваемый проводник, включаемый последовательно с якорем, и термодатчик с токовыми выводами. Модель располагается в непосредственной близости от якоря электродвигателя с тем, чтобы температура среды, окружающей якорь и модель, была одинаковой. Конструкция модели позволяет получить при малых габаритах тепловую постоянную време- 20 ни, соответствующую постоянной обмотки якоря малоинерционного электродвигателя. Намотка проводника модели на изолированной от него металлической пластине улучшает динамическую характеристику охлаждения модели, приближая ее к характеристике обмотки якоря (1) .

Однако ввиду наличия двойного слоя изоляции между нагреваемым проводни30 ком и термодатчиком модели, ее динамическая характеристика нагревания в области больших кратностей токов перегрузки двигателя и.тока КЗ, т.е. при высоких скоростях роста темпера35 туры обмотки, остается неудовлетворительной, что обуславливает. существенное запаздывание срабатывания защиты в указанных режимах и тем самым значительно снижает ее эффективность.

Наиболее близким по технической

40 сущности к изобретению является устройство для защиты от токовой перегрузки электрического оборудования, содержащее датчик тока (трансформа4$ тор), тепловой аналог электрического оборудования и измерительный орган, выполненный в виде терморезистора, находящегося в тепловом контакте с тепловым аналогом. Тепловой аналог защищаемого электрооборудования выполнен в виде многослойной катушки или однородным из материала, проводящего электрический ток по всему ,объему 2

472 2 ухудшающее их тепловой контакт, ннир,ó чего динамическая характеристика известного устройства неудовлетворительна.

Кроме того, габаритные размеры и масса теплового аналога, моделирующего тепловые процессы защищаемого электрооборудования в целом, у известного устройства весьма велики.

Цель изобретения — повышение точности моделирования путем улучшения динамической характеристики модели и уменьшения ее габаритов.

Поставленная цель достигается тем, что в тепловой модели обмотки электрооборудования переменного тока, содержащей датчик тока, выполненный в виде трансформатора тока, тепловой аналог обмотки электрооборудования, и находящийся с ним в тепловом контакте терморезистор, трансформатор тока выполнен с короткозамкнутыми вторичными витками, являющимися тепловыми аналогами обмотки электрооборудования, а терморезистор расположен между вторичными витками трансформатора тока и находится с ними в электрическом контакте.

На фиг.1 показан один из возможных вариантов конструктивного выполнения предлагаемого устройства, на фиг.2 вариант выполнения устройства с последовательным включением нескольких терморезисторов.

Проводник 1 цепи питания защищаемого электрооборудования охвачен магнитопроводом 2 трансформатора тока и является первичной обмоткой последнегG. Вторичной обмоткой трансформатора служат короткозамкнутые витки 3.

Между ними расположен терморезистор

4, выполненный в виде тонкостенной шайбы. Витки 3 плотно прилегают к двум противоположным плоскостям терморезистора, причем соприкасающиеся поверхности не имеют электрической изоляции. Комплект витков и терморезистора покрыт слоем теплоизоляции

5, параметры которой выбраны такими, чтобы температура нагрева витков соответствовала температуре нагрева обмотки защищаемого электрооборудования. C этой же целью тепловая модель располагается в зоне тепловыделений защищаемого электрооборудования или же может помещаться в кожух, имитирующий тепповое сопротивление между обмоткой и окружающей средой

1 112

Фиг.2

БПИПЗИ Заказ 6465/39 Тираж 6! 3 ПоФиисшое фукал ППП "Патект", г. Уагород,уа.Проектная, 4

Короткозаикнутые витки 3 снабжены вь1водами 6, посредством которых измерительный терморезистор 4 включают в исполнительную цепь устройства защиты.

Последовательное включение нескольких терморезисторов используется для согласования напряжения исполнительной цепи с допустимым значением приложенного к терморезистору 1О напряжения (фиг.2).

Тепловая модель работает следующим образом.

При протекании переменного тока по проводнику 1 возникает переменный магнитный поток в магнитопроводе 2 трансформатора и возбуждаются токи в витках 3, что вызывает нагрев последних и соответственное повышение температуры терморезистора 4. Посколь-20 ку терморезистор является тонкостенным и нагревается одновременно с двух противоположных поверхностей витками

3 беэ промежуточной теплоизоляции между ними, температура нагрева тер- 2 морезистора без существенного запаздывания следует за температурой витков, совпадающей, в свою очередь, с температурой нагрева обмотки защищаемого электрооборудования. Этим обеспечивается высокое качество динамической характеристики тепловой модели во всем практически возможном диапазоне кратностей токов перегрузки, вплоть до тока КЗ.

Предлагаемая тепловая модель по параметрам своего измерительного органа — терморезистора (обычно в подобных устройствах используются тер472 4 морезисторы с положительным температурным коэффициентом — поэисторы) может сочетаться простейшими исполнительными органами устройства защиты — коммутационными аппаратами, Это дает дополнительные воэможности упрощения и сокращения стоимости защитного устройства в целом.

По сравнению с известной предлагаемая тепловая модель обладает лучшей динамической характеристикой в области больших кратностей тока, имеет значительно меньшие размеры. Ее использование позволяет также упростить и сократить стоимость защитного устройства.

Предлагаемое размещение измерительного термореэистора обеспечивает наилучший тепловой контакт его с тепловыми аналогами и наибольшую скорость передачи тепла от аналогов к измерительному органу, благодаря чему сокращается до минимума запаздывание реагирования модели на изменение теплового состояния обмотки защищаемого электрооборудования. Возможность осуществления электрического контакта с терморезистором одновременно двух витков вторичной обмотки трансформатора обусловлена предложенным новым их выполнением — короткозамкнутыми, что одновременно позволяет минимизировать размеры и массу трансформатора тока. Предлагаемое использование указанных витков в качестве тепловых аналогов обмотки защищаемого электрооборудования приводит к резкому сокращению габаритов и массы тепловой модели.