Устройство для измерения индуктивностей рассеяния отдельных обмоток двухобмоточного трансформатора

Авторы патента:

Савчук Николай Александрович (RU)

Загуляев Сергей Дмитриевич (RU)

Новиков Сергей Анатольевич (RU)

Гуков Дмитрий Васильевич (RU)

Кирсанов Сергей Алексеевич (RU)

G01R27/2611 - Устройства для измерения активного, реактивного и полного сопротивления или электрических характеристик, производных от них

G01R27/26 - для измерения индуктивности и(или) емкости; для измерения добротности, например резонансным способом; для измерения коэффициента потерь; для измерения диэлектрических постоянных

Владельцы патента RU 2685571:

Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к электрическим измерениям. Сущность изобретения заключается в том, что в последовательную цепь устройства для измерения индуктивностей рассеяния отдельных обмоток двухобмоточного трансформатора дополнительно включена обмотка вспомогательного двухобмоточного трансформатора с переменным коэффициентом трансформации, а свободные обмотки исследуемого и вспомогательного трансформаторов соединены последовательно встречно, причем коэффициент трансформации вспомогательного трансформатора подобран равным коэффициенту трансформации измеряемого трансформатора. Технический результат – повышение точности измерения индуктивностей рассеяния отдельных обмоток двухобмоточного трансформатора. 1 ил.

Устройство для измерения индуктивностей рассеяния отдельных обмоток трансформатора относится к электрическим измерениям и предназначено для использования при испытаниях двухобмоточных трансформаторов.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению (прототипом) является «Устройство для измерения индуктивностей рассеяния и активных сопротивлений каждой обмотки двухобмоточного трансформатора», по патенту на полезную модель РФ: RU 73740 U1 от 27.05.2008, МПК G01R 27/26 - [1]. Устройство состоит из двух электрических цепей, подключенных к цепи переменного тока: - в первую цепь последовательно включены первичная обмотка измеряемого трансформатора и амперметр, к первичной обмотке параллельно подключен вольтметр; - вторая цепь состоит из вторичной обмотки измеряемого трансформатора, амперметра и регулируемого активного сопротивления, ко вторичной обмотке подключен вольтметр.

Недостатком устройства [1] является дополнительная погрешность измерения, обусловленная различием фаз токов, протекающих по первичной и вторичной обмоткам. Различие фаз определяется присутствием регулируемого активного сопротивления только во вторичной обмотке, чего нет в обмотке первичной.

Решение проблемы измерения достигается тем, что из прототипа исключается регулируемое активное сопротивление в цепи одной из обмоток измеряемого трансформатора. Вместо этого ток, протекающий по одной из обмоток измеряемого трансформатора, трансформируется с помощью вспомогательного двухобмоточного трансформатора с переменным коэффициентом трансформации во вторую обмотку измеряемого трансформатора, а коэффициент трансформации вспомогательного трансформатора подбирается равным коэффициенту трансформации измеряемого трансформатора. Причем трансформированный ток будет иметь ту же фазу, что ток протекающий через обмотку измеряемого трансформатора, поскольку никаких дополнительных сопротивлений в цепях вспомогательного трансформатора не предусмотрено. Тем самым создаются условия, такие же как в опыте противовключения, когда в трансформаторе отсутствует основной магнитный поток, а присутствуют только поля рассеяния. При этом напряжение на обмотках измеряемого трансформатора будет соответствовать индуктивностям рассеяния соответствующих обмоток.

Измерение предлагаемым устройством производят следующим образом.

Устройство для измерения индуктивностей рассеяния отдельных обмоток двухобмоточного трансформатора, состоит из последовательной электрической цепи, включающей источник переменного тока, активное ограничительное сопротивление, одну из обмоток трансформатора, индуктивность рассеяния магнитного потока которой требуется измерить, амперметра и дополнительно включенной обмотки вспомогательного двухобмоточного трансформатора с переменным коэффициентом трансформации, а свободные обмотки исследуемого и вспомогательного трансформаторов соединены последовательно встречно, причем коэффициент трансформации вспомогательного трансформатора подобран равным коэффициенту трансформации измеряемого трансформатора. К обмоткам измеряемого трансформатора подключены вольтметры.

Устройство включают, производят настройку. В ходе настройки изменяют коэффициент трансформации вспомогательного трансформатора. При этом следят за показаниями амперметра в цепи первичной обмотки измеряемого трансформатора. Наибольшие показания амперметра в цепи первичной обмотки измеряемого трансформатора свидетельствуют о достижении режима измеряемого трансформатора - режима противовключения. В таком режиме измеряемый трансформатор не имеет основного магнитного потока и не трансформирует ток ни в одну ни в другую сторону. Любое нарушение равновесия, вызванное увеличением или уменьшением коэффициента трансформации вспомогательного трансформатора, приводит к трансформации в ту или иную сторону и снижению тока в цепи первичной обмотки измеряемого трансформатора.

После настройки устройства производят измерения тока в первичной обмотке измеряемого трансформатора II напряжений на первичной и вторичной обмотках измеряемого трансформатора U1 и U2.

По результатам измерений производится расчет индуктивностей рассеяния отдельных обмоток.

Предполагается, что перед измерением для измеряемого трансформатора был проведен опыт холостого хода, в ходе которого определен коэффициент трансформации измеряемого трансформатора Ктр.

Так же перед измерением необходимо с помощью моста постоянного тока измерить активные сопротивления обмоток измеряемого трансформатора.

Рассчитаем полные сопротивления обмоток:

Рассчитаем индуктивные сопротивления:

Заявляемое способ отвечает требованию "новизна", поскольку имеет новые признаки: в последовательную цепь дополнительно включена обмотка вспомогательного двухобмоточного трансформатора с переменным коэффициентом трансформации, а свободные обмотки исследуемого и вспомогательного трансформаторов соединены последовательно встречно, причем коэффициент трансформации вспомогательного трансформатора подобран равным коэффициенту трансформации измеряемого трансформатора.

Именно указанное сочетание признаков обеспечивает устройству новые возможности, не очевидные:

- возможность более точного измерения индуктивности рассеяния магнитного потока первичной обмотки измеряемого трансформатора, за счет того, что фазы токов в первичной и вторичной обмотках одинаковые, поскольку в цепи вторичной обмотки отсутствует активное сопротивление для настройки схемы;

Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

На фигуре представлено устройство для измерения индуктивности рассеяния обмотки трансформатора: (1) - активное сопротивление, ограничивающее ток в цепи; (2) - трансформатор, в котором измеряют индуктивность рассеяния магнитного потока обмоток; (3) - трансформатор с переменным коэффициентом трансформации, в процессе настройки устанавливается равным коэффициенту трансформации трансформатора (2); (4), (5) - вольтметры, включенные соответственно в цепь первичной и вторичной обмоток трансформатора, индуктивности рассеяния которого измеряют; (6), (7) - амперметры, включенные соответственно в цепь первичной и вторичной обмоток трансформатора, индуктивности рассеяния которого измеряют;

Устройство состоит из измеряемого трансформатора (2), первичная обмотка которого соединена с активным сопротивлением, ограничивающим ток в цепи (1), с первичной обмоткой вспомогательного трансформатора с переменным коэффициентом трансформации (3) и амперметра, включенных в цепь переменного тока. Вторичные обмотки измеряемого трансформатора (2) и вспомогательного трансформатора (3) соединены между собой. В цепи вторичных обмоток включен амперметр (7), а напряжение на обмотках измеряемого трансформатора контролируется вольтметрами (4) и (5).

Коэффициент трансформации вспомогательного трансформатора (3) подбирается равным коэффициенту трансформации измеряемого трансформатора.

Измерение предлагаемым устройством производят следующим образом.

Устройство включают, производят настройку. В ходе настройки изменяют коэффициент трансформации вспомогательного трансформатора (3). При этом следят за показаниями амперметра (6) в цепи первичной обмотки измеряемого трансформатора. Наибольшие показания амперметра (6) в цепи первичной обмотки измеряемого трансформатора свидетельствуют о достижении режима измеряемого трансформатора - режима противовключения.

После настройки устройства производят измерения токов в первичной обмотке измеряемого трансформатора (2) I₁ амперметром (6) и вторичной обмотки 12 амперметром (7), напряжений на первичной и вторичной обмотках измеряемого трансформатора U₁ и U₂ вольтметрами (4) и (5).

По результатам измерений производится расчет индуктивностей рассеяния отдельных обмоток.

Устройство было опробовано при измерении индуктивностей рассеяния магнитного потока обмоток трансформатора ОСМ-1,0У3; Р=1,0 кВА; f=50(60) Гц;

В трансформаторе были задействованы концентрические обмотки с номинальными напряжениями 220 В и 110 В. Обмотка 220 В намотана ближе к магнитопроводу.

Для измерения предварительно был проведен опыт холостого хода в ходе которого определен коэффициент трансформации Ктр=1,9428; Ктр²=3,774;

Активные сопротивления обмоток были измерены мостом постоянного тока:

R1=0,198 Ом;

R2=0,07 Ом; R2'=0,07*3,774=0,26418 Ом; R2'2=0,26418²=0,06979 Ом;

В собранной схеме было задействовано активное сопротивление - реостат 0-200 Ом; 2 А;

В ходе калибровки схемы изменяли коэффициент трансформации вспомогательного трансформатора до достижения наибольшего тока в цепи первичной обмотки измеряемого трансформатора. Наибольший ток составил 1,75 А;

Напряжения на обмотках в режиме противовключения измеряли электронным вольтметром В3-38

Действующее значение U₂₂₀=0,83 B;

Действующее значение U₁₁₀=0,33 B;

Ток I₁=1,75 А;

Рассчитаем полные сопротивления обмоток:

Z₁=0,83/1,75=0,474 Ом;

Z₂=0,33/(1,75*1,9428)=0,097 Ом; Z₂'=0,097*3,774=0,366 Ом;

Рассчитаем индуктивные сопротивления:

Х₁=Корень(0,474²-0,198²)=0,43 Ом;

Х₂'=Корень(0,366²-0,06979²)=0,359 Ом;

X₁/X₂'=1,19

L₁=Х₁/2*3,14*50=0,43/314=0,001369 Гн;

L₂'=X₂/2*3,14*50=0,359/314=0,001143 Гн;

Затем обмотки измеряемого трансформатора поменяли (первичную со вторичной) и измерения повторили. Расхождения полученных данных не превышает 5%, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "промышленная применимость".

Источники информации

1. Патент на полезную модель РФ: RU 73740 U1 от 27.05.2008, МПК G01R 27/26, авторы: Сахно О.И., Сахно Л.И., Воронин В.Н., «Устройство для измерения индуктивностей рассеяния и активных сопротивлений каждой обмотки двухобмоточного трансформатора» - прототип.

Устройство для измерения индуктивностей рассеяния отдельных обмоток двухобмоточного трансформатора, состоящее из последовательной электрической цепи, включающей источник переменного тока, активное ограничительное сопротивление, одну из обмоток трансформатора, индуктивность рассеяния магнитного потока которой требуется измерить, и амперметра, причем к измеряемой обмотке параллельно подключен вольтметр, отличающееся тем, что в последовательную цепь дополнительно включена обмотка вспомогательного двухобмоточного трансформатора с переменным коэффициентом трансформации, а свободные обмотки исследуемого и вспомогательного трансформаторов соединены последовательно встречно, причем коэффициент трансформации вспомогательного трансформатора подобран равным коэффициенту трансформации измеряемого трансформатора.

Настоящее изобретение относится к способу измерения гемолиза или гематокрита в образце крови, включающему: a) измерение проводимости образца крови по меньшей мере на трех многочастотных входах переменного тока; b) вычисление значения иммиттанса за каждый из по меньшей мере трех многочастотных входов переменного тока; и c) подвергание каждого значения иммиттанса, вычисленного на этапе b), одной из (1) функции, которая отображает значения иммиттанса к уровням лизированной крови, и определение уровня лизированной крови в образце, или (2) функции, которая отображает значения иммиттанса к уровням гематокрита, и определение уровня гематокрита в образце, в то же время компенсируя уровень электролита образца.

Цифровой измеритель электрического тока // 2680988

Предлагаемое изобретение относится к области информационно-измерительной техники. Сущность заявленного решения заключается в том, что в цифровой измеритель электрического тока, содержащий первичный преобразователь в виде неподвижной катушки и подвижной катушки, расположенной на оси, регистратор и первый источник, введены второй источник, масштабный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, трансформаторный преобразователь, включающий в себя первую и вторую неподвижные обмотки и подвижную обмотку, жестко скрепленную с осью подвижной катушкой первичного преобразователя, регистратор выполнен в виде цифрового отсчетного устройства, причем выход первого источника подключен к неподвижной и подвижной катушкам первичного преобразователя, выход второго источника соединен с первой неподвижной обмоткой трансформаторного преобразователя, вторая неподвижная обмотка последнего подключена через масштабный усилитель к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом цифрового отсчетного устройства.

Способ определения составляющих импеданса биообъекта // 2669484

Изобретение относится к медицине, может быть использовано для оценки функционального состояния организма. В качестве составляющих импеданса биологического объекта определяют активное сопротивление R и эквивалентную емкость С тканей биообъекта.

Устройство для считывания данных с микросхем // 2656582

Изобретение относится к устройствам для считывания данных с микросхем различных типов, преимущественно с микросхем накопителей, имеющих механические повреждения контроллера и/или разъема.

Способ бесконтактного определения квантованного холловского сопротивления полупроводников и устройство для его осуществления // 2654935

Использование: для неразрушающего контроля параметров полупроводников, содержащих вырожденный электронный газ. Сущность изобретения заключается в том, что образец охлаждают, воздействуют на него изменяющимся постоянным магнитным полем с индукцией В и переменным магнитным полем, изменяющимся со звуковой частотой, имеющим амплитуду, во много раз меньшую индукции В, облучают образец СВЧ-излучением заданной частоты, выбирают частоту излучения меньше частоты столкновений носителей заряда с атомами полупроводника, регистрируют сигнал, пропорциональный второй производной мощности, проходящего через диафрагму и образец СВЧ-излучения в зависимости от индукции В, измеряют значение индукции магнитного поля, соответствующее максимуму сигнала, и определяют квантованное холловское сопротивление.

Способ измерения состава и концентраций примесей в малополярных жидкостях // 2646526

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для достоверного определения компонентного состава и концентраций примесей в жидких диэлектриках, применяемых в системе нефтепродуктообеспечения, медицине и научных исследованиях.

Способ и устройство для реализации сенсорной кнопки и идентификации отпечатка пальца, а также терминальное устройство // 2643460

Изобретение относится к способу и устройству для реализации сенсорной кнопки и идентификации отпечатка пальца, а также к терминальному устройству, которые используются для объединения сенсорной кнопки с идентификацией отпечатка пальца.

Система оптимизации стабильности системы электропитания // 2636230

Группа изобретений относится к системам и способам анализа стабильности систем электропитания. Имитация системы (100) электропитания, включающей элементы-источники (109) и элементы-нагрузки (111), выполняется для получения данных (328) импеданса, причем данные (328) импеданса определяют импеданс системы (100) электропитания.

Устройство бесконтактного измерения электромагнитных параметров тонких пленок // 2626573

Устройство относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного оперативного измерения удельной электрической проводимости, а также диэлектрической и магнитной проницаемостей тонких пленок и наноматериалов.

Способ определения угла сдвига фаз свч-устройства с преобразованием частоты // 2621368

Изобретение относится к области радиоизмерений и может быть использовано при определении комплексных коэффициентов передачи СВЧ-устройств с преобразованием частоты, например, СВЧ-смесителей.

Устройство для измерения емкости диагностики межвитковой изоляции электродвигателя по эдс самоиндукции с функцией мегомметра // 2684955

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к устройствам для контроля качества изоляции, и может быть использовано в средствах для диагностики состояния изоляции асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

Устройство обнаружения недозволенных предметов или материалов, спрятанных в обуви // 2681662

Использование: для обнаружения недозволенных предметов или веществ. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для обнаружения недозволенных предметов или веществ содержит опорное основание, выполненное с возможностью приема по меньшей мере одной обутой в обувь ноги человека, подлежащего проверке, при этом оно также содержит средство измерения электрической емкости, создаваемой подошвой обуви, расположенной на опорном основании.

Способ диагностики и мониторинга технического состояния конденсаторов связи под рабочим напряжением // 2680160

Заявляемое изобретение относится к области электроэнергетики, а именно к вопросам диагностики и мониторинга электрооборудования, позволяющим контролировать техническое состояние конденсаторов связи класса напряжения 110-500 кВ.

Устройство обнаружения недозволенных предметов или материалов, спрятанных в обуви // 2678484

Использование: для обнаружения недозволенных предметов или веществ. Сущность изобретения заключается в том, что устройство обнаружения недозволенных предметов или веществ содержит опорное основание, выполненное с возможностью приема по меньшей мере одной обутой в обувь ноги человека, подлежащего проверке, средство, выполненное с возможностью обнаружения в подошве расслоения в результате вертикального наложения путем обнаружения последовательных отраженных сигналов после испускания волн в направлении подошвы; средство, выполненное с возможностью определения сигнала, характеризующего расчетную высоту подошвы, а также оно дополнительно содержит средство для выполнения стандартизации сигнала, поступающего от средства обнаружения вертикального расслоения, на основании сигнала, характеризующего расчетную высоту подошвы.

Бесконтактный переключатель и способ его активации // 2676921

Предложен блок бесконтактных переключателей. Блок бесконтактных переключателей содержит бесконтактный датчик, содержащий первый и второй фиксированные электроды для генерирования поля активации.

Узел бесконтактного переключателя и узел бесконтактного переключателя транспортного средства // 2676913

Группа изобретений относится к бесконтактным переключателям, имеющим улучшенное определение активации переключателя. Узел бесконтактного переключателя транспортного средства содержит жесткую подложку, первый и второй бесконтактные датчики, пластичный материал и канавку.

Устройство и способ для определения параметра трансформатора // 2675197

Чтобы определить параметр трансформатора (40), который имеет сторону (41) высокого напряжения и сторону (43) низкого напряжения, тестовый сигнал, генерируемый источником (13), подается на сторону (43) низкого напряжения.

Микроконтроллерное устройство для измерения емкости // 2670724

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения электрической емкости, и может быть использовано в средствах для измерения и контроля неэлектрических величин емкостными датчиками.

Способ активации бесконтактного переключателя в транспортном средстве // 2669655

Генерируют поле активации, соответствующее бесконтактному датчику. Отслеживают сигнал, характерный для поля активации.

Способ измерения эквивалентной емкости сети и устройство для его осуществления // 2667313

Изобретение относится к измерениям в электрических сетях с изолированной и компенсированной нейтралью напряжением 6-35 кВ. Технический результат: повышение точности измерения емкости сети и снижение уровня электромагнитных помех.

Способ мониторинга в режиме реального времени рабочего состояния емкостного датчика // 2686522

Изобретение относится к способу мониторинга в режиме реального времени рабочего состояния емкостного датчика. Оно находит свое применение, представляющее особый интерес, но не единственное, в измерении хода лопаток в ротационной машине или в турбомашине, такой как турбореактивный двигатель или турбовинтовой двигатель самолета или, например, турбина электрогенератора. Изобретение имеет более широкий объем, поскольку его можно применять в любой системе с использованием емкостного датчика в очень трудных условиях окружающей среды. Изобретение относится к способу мониторинга в режиме реального времени рабочего состояния емкостного датчика, пригодного для монтажа на ротационной машине и подключенного к электронному измерительному модулю через высокочастотную линию передачи, причем данный способ содержит этапы: генерирования в электронном модуле сигнала для компенсации паразитной емкости линии передачи и датчика; генерирования в электронном модуле сигнала для компенсации паразитной проводимости линии передачи и датчика; съема сигнала, характерного для компенсации емкости, и сигнала, характерного для компенсации проводимости, для определения рабочей точки датчика; анализа рабочей точки для проверки, находится ли она в заданной области. Техническим результатом при реализации заявленной гриппы решений является повышение точности мониторинга состояния датчика в режиме реального времени. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 ил.