Преобразователь тока

 

Союз Севвтсннк

Сецюалнстючвсннк

Рвснублюк

<1>960978 (Bl) Донолннтельное к авт.свнд-ву— (22) айвлено 27. 06. 79 (21) 2786756/24-07 (5! )М. Кл .

Н 01 F 40/О(Н 02 Н 1/00 с присоединением эанвкн М

9вудлрстеалай кеювтет

CCCP ае делаю лзавретеекл и етерытек

{23) Приоритет

Олублнковано 23.09.82. Бюллетень М35

{53) УДК621 . .314. .224(088.8) Дата олублнковаиня.олисаинв 23.09.82 (72) Автор изобретения б. И. Силаев

Опытный завод средств автоматизации

"Мосэнерго"

{7!) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОКА

ИзоЬретение относится к электротехнике, преимущественно к технике релейной защиты электрических систем и может быть использовано для согла- .сования электронных устройств релейной зациты с вторичными цепями высоковольтных трансформаторов тока,а также в устройствах автоматики и измерительных приборах., Известны преобразователи. тока, содержащие трансформатор тока с первичной и вторичной обмотками, резистор, подключенный параллельно вторичной обмотке. Например, такой преобразователь используется для согласования полупроводникового реле тока со вторичными цепями высоко-. вольтного трансформатора тока (1 ).

Однако рассеиваемая в резисторе мощность обычно много больше мощ- 2о ности, потребляемой электронным уст-. ройством 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 f23.

Однако мощность, рассеиваемая в . резисторе, не проходит через трансформатор тона, что упрощает его и повышает точность преобразования тока, Однако на указанную точность влияют переходные сопротивления в мес" тах соединения первичной обмотки с резистором и выводами. Дпя ослабле ния этого влияния известное устройство .содержит выравниваюцие трансформаторы тока, первичные обмотки которых включены последсвательно с резистором и первичной обмоткой основного трансформатора тока, а вторичные обмотки соединены между собой встречно параллельно. Наличие выравнивающих

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИИЛЬСТВУ

3 . 96 ,трансформаторов усложняет преобразователь. Потери в этих трансформаторах ограничивают предел повышения точности преобразования. !(роме того, функциональные возможности преоб.разователя с выравнивающими трансформаторами тока ограничены. 1<оэффициент передачи: по току определяется отношением чисел витков обмоток основного и выравнивающих трансформато. ров тока и может принимать только дискретные значения.

Целью изобретения является повы.шение точности преобразования тока путем 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, подключенный параллельно первичной обмотке, и выводы этой параллельной цепи, указанная параллельная цепь выполнена s виде единой пластины с чередующимися продолговатыми отверстиями и пазами, продольные оси кото" рых параллельны друг другу и распо ложены на плоскости пластины с увеличивающимся шагом, с прогибами, име ющими Форму полувитков первичнои обмотки 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 180О вокруг каждой из продольных осей продолговатых отверстий и пазов в одну сторону, края прогибов пересекают продольные края продолговатых отверстий и пазов, число продолговатых отверстий 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 токасогнутая вокруг продольных осей про0978

2S тока, сопротивление 13 той части пластины между выступами, которая

30 охватывает сердечник трансформатора тока (соответственно сопротивление резистора, включенного параллельно первичной обмотке, и сопротивление цепи этой обмотки), источник 14

35 преобразуемого тока, защитные диоды

15 и 16, операционный усилитель 17 . с резистором 18 в цепи отрицательной обратной связи и выходные зажимы

19 °

Параллельная цепь из резистора и первичной обмотки трансформатора тока (первичная цепь преобразователя ) выполнена в виде единой пластины 1 (Фиг.1). Эта пластина имеет продолговатые отверстия 2, пазы 3

45 и прогибы 4-6. Продольные оси отверстий 2 и пазов 3 параллельны друг другу и расположены на плоскости пластины 1 с увеличивающи лся шагом.

Увеличение шага компенсирует сме50

5

15 ,20 долговатых отверстий и пазов пластины с прогибами, общий вид, разрезы А-А, Б-Б, В-В; на Фиг. 3 - иэометрическая проекция преобразователя тока (для наглядности элементы устройства раздвинуты по оси трансформатора тока ); на фиг. 4-6 - варианты форглы 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 с чередующимися продолговатыми отверстиями 2 и пазами 3, с прогиба- . ми 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, вто= ричную обмотку 11 этого трансформатора, сопротивление 12-той части пластины между выступами, которая не охватывает сердечник трансформатора щение 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, средЕсли пластина l и вторичная обмотка ll выполнены иэ одинакового материала, то коэффициент передачи

Ilo 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 преобра5 9609 него и внешнего полувитков первичной, обмотки, а их края пересекают продольные края отверстий 2 и пазов 3.

Ось прогибов 4-6 общая и перпендикулярна продольным осям отверстий 2 и 5 пазов 3.

Продолговатые отверстия 2 соединены между собой отверстием 7, которое расположено на свободной от пазов 3 и прогибов 4-6 части пластины 1.

Выступы 8 на пластине 1, расположенные вне прогибов 4-6 по периметру ее наружного торца или по периметру внутреннего торца отверстий 2 и 7 (фиг.1), выполняют функции выводов первичной цепи преобразователя тока.

Согнутая (свернутая) в одну сторону на 180овокруг продольных о ей отверстий 2 и пазов 3 пластина 1 20 (фиг.2) является первичной цепью преобразователя тока (фиг.3), состоящей из выводов и параллельно соеди- . ненных резистора и первичной обмотки трансформатора тока. 35

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 вто- Зв ридной обмоткой 11, другая охватыва-. ет сердечник 9 и имеет магнитную связь с вторичной обмоткой 11. Первая из этих частей выполняет функцию указанного выше резистора,. а вто. рая - функцию цепи первичной обмотки трансформатора тока.

Число выступов 8 и форма отверстия 7, а также форма краев пластины 1, вне прогибов 4-6 могут быть любыми (фиг.4-6). Они определяются заданными коэффициентами передачи по току преобразователя и конструктивным соображениям, например компановкой преобразователя в устройстве релейной защиты. 1(оэффициент 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 14 (фиг.7) преобразуемого тока (вторичная цепь высоковольт

55 ного трансформатора тока ) подключен к одной из пар выступов 8 пластины

1. Преобразуемый ток разветвляется по двум цепям, одна из которых име78 d ет сопротивление 12 (сопротивление той части пластины 1 между выступами 8, которая не охватывает сердечник 9 трансформатора 10 тока), другая - сопротивление 13 (сопро-.ивление той части пластины t между выступами 8, которая охватывает прогибами 4-6 сердечник 9 трансформатора 10 тока). Доля преобразуемого тока, которая протекает Ilo первичной обмотке (прогибам 4-6 пластины 1) 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 сопротивления преобразователя тока в напряжение, выполненного по известной схеме на операционном усилителе 17 с резистором 18 в цепи отрицательной обратной связи и диодами 15 и 16, защищающими входные цепи усилителя от перегрузок. Соответствующим выбором параметров форму и размеров пластины 1, раз. меров сердечника 9, числа..витков вторичной обмотки 11, соотношения объемов, занимаемых этой обмоткой и прогибами 4-6 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.

960978 8

Г зователя, состоящую из выводов и параллельно соединенных резистора и первичной обмотки трансформатора тока. Это устраняет влияние переходных сопротивлений в местах соедине- 3 ния указанных элементов первичной цепи, и следовательно, повышает точность преобразования тока.

Кроме того, изобретение упрощает изготовление преобразователя. Пре- 6 образователь тока, имеет один трансформатор тока, вместо трех (ос новного и двух выравнивающих) у известного. Пластина 1, выполняю".-1ая функции пврвичной цепи преббра- 15 зователя, может. быть изготовлена известными высокопроизводительными спо,сабами, например штамповкой или фо" томеханическим способом, обеспечйвающим, кроме того, постоянство раз- щ меров и формы ппастины и, следовательно, малый разброс коэффициента преобразования. Гибка пластины (выполнение- прогибов и свертывание вокполнения прогибов и свертывания ее 25 вокруг осей продолговатых отверстий и пазов) также не встречает затруднений.

Ао сравнению с известным (2 ) предлагаемый преобразователь тока имеет зр

1 более широкие функциональные воэможности, так как в нем может быть ре. ализован не только дискретный ряд коэффициентов передачи по току, но и любые промежуточные значения- этого коэффициента.

Мощность, размеры и стоимость предлагаемого трансформатора тока существенно меньше, .чем у известного fl), так как через этот трансформатор не проходит мощность, потреб" ляемая параллельно включенным резис" тором. Кроме того, трансформатор тока предлагаемого преобразователя, работает в режиме, близком к корот- 45 кому замыканию. Это расширяет диапазон токов, преобразуемых с заданной точностью, и улучшает передачу формы преобразуемого тока. Реализация преобразователя с весьма малым коэффициентом передачи по току без ущерба для точности преобразования (задача, характерная для электронной техники релейной защиты j не вызывает затруднений.

5S

Для получения весьма малых коэффициентов передачи в известном 31) преобразователе увеличивают число витков вторичной обмотки или умень.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 соответствующего 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 f1) 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 выводы этой параллельной цепи, о тл.и ч а а шийся тем, что, с целью повышения точности, упрощения изготовления и расширения функциональных возможностей преобразователя, 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 шагом„с 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 проги. бов по периметрам наружного торца пластины или внутреннего торца от-

9 960978 10 верстий и выполняющими функции вы- зов на единицу меньше числа про. водов, причем пластина согнута на долговатых отверстий.

180 вокруг каждой из продольных осей Источники информации, продолговатых отверстий и пазов в принятые во внимание при экспертизе

: одну сторону, края прогибов пере- :S 1. Федосеев A. И, Релейная эащисекают продольные края продолгова- та электрических систем. M., нЭнертых отверстий и пазов, число продол- гия", 1976, с. ll9, рис. 2"52. говатых отверстий равно числу вит- 2. Патент СИА М 3665357, ков первичной обмотки, а число па- кл. Н 01 F 40/06, 1972. авив, 960978

Составитель B. Мясникова

Техред E.Õàðèòîí÷èê Корректор Н. Король

Редактор Г. Ус филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, ч

Заказ 7301/67 Тираж 761 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. Й/5