ОДНОФАЗНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР НАПРЯЖЕНИЯ С АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОМПЕНСАЦИЕЙ ПОГРЕШНОСТЕЙ

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам электроэнергетики и может быть использована для осуществления измерений напряжения в высоковольтных электрических цепях.
Известен трехфазный трансформатор напряжения (патент RU № 2406175, МПК H01F 27/38, опубл. 10.08.2010), содержащий магнитопровод, первичную и вторичную обмотки, к которой присоединена нагрузка в виде измерительных приборов, счетчиков электроэнергии, устройств релейной защиты и автоматики (РЗиА).
Недостатком этого устройства является наличие амплитудной и угловой погрешностей измерения напряжения, обусловленных потерями напряжения при протекании токов нагрузки трансформатора напряжения.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является трансформатор напряжения (Анализ методов компенсации погрешностей измерительных трансформаторов напряжения / А.И. Артемов, В.А. Левченков // Вестник Кузбасского государственного технического университета, 2007, №3, с. 35-37), содержащий магнитопровод, первичную обмотку и вторичную обмотку, с подключенной к ней через вольтодобавочный трансформатор нагрузкой.
Недостатком данного технического решения является наличие угловой погрешности измерения напряжения, обусловленной потерями напряжения при протекании токов нагрузки трансформатора напряжения.
Техническая задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, заключается в устранении амплитудной и угловой погрешностей при измерении напряжения трансформатором напряжения.
Технический результат заключается в повышении точности измерения напряжения и учета электроэнергии в высоковольтных электрических цепях.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена функциональная схема однофазного трансформатора напряжения с автоматической компенсацией погрешностей, на фиг. 2 показана векторная диаграмма формирования погрешностей трансформатора напряжения.
н
н
н
Однофазный трансформатор напряжения с автоматической компенсацией погрешностей содержит магнитопровод 1, первичную обмотку 2, основную вторичную обмотку 3, вольтодобавочный трансформатор 4 с первичной обмоткой 5 и вторичной обмоткой 6, причем основная вторичная обмотка 3 соединена с первым выводом вторичной обмотки 6 вольтодобавочного трансформатора 4, второй вывод которой соединен с нагрузкой Z 7. Однофазный трансформатор напряжения с автоматической компенсацией погрешностей содержит также дополнительную вторичную обмотку 8, соединенную с первым входом блока измерения погрешности 9, второй вход которого подключен к нагрузке Z 7, а выход соединен со входом усилителя 10, выход которого подключен к первичной обмотке 5 вольтодобавочного трансформатора 4. К блоку измерения погрешности 9 и усилителю 10 подключен источник питания 11, соединенный со вторым выводом вторичной обмотки 6 вольтодобавочного трансформатора 4 параллельно нагрузке Z 7.
Устройство работает следующим образом.
При подключении первичной обмотки 2 на измеряемое напряжение  сети высокого напряжения в основной вторичной обмотке 3 трансформатора напряжения протекает ток нагрузки , вызывающий падение напряжения  в обмотках 2 и 3 трансформатора напряжения
m
где Z - комплексное сопротивление обмоток 2 и 3 трансформатора напряжения
m
m
где R - активная составляющая комплексного сопротивления трансформатора; X - реактивная составляющая комплексного сопротивления трансформатора.
Напряжение  вычитается из приведенного к основной вторичной обмотке 3 напряжения  первичной обмотки 2, и на выходе основной вторичной обмотки 3 формируется напряжение , не совпадающее с приведенным напряжением  первичной обмотки 2, что обуславливает наличие погрешности трансформатора напряжения. Как видно из векторной диаграммы формирования погрешностей трансформатора напряжения, вектор  характеризует полную погрешность трансформатора напряжения как по амплитуде (отрезок ΔU), так и по фазе (угол Δθ).
н
н
В дополнительной вторичной обмотке 8 ток нагрузки не протекает, падение напряжения  в ней отсутствует, и на выходе формируется опорное напряжение , равное приведенному напряжению  первичной обмотки 2. На первый вход блока измерения погрешности 9 подается сигнал напряжения  с дополнительной вторичной обмотки 8, а на второй вход поступает сигнал напряжения   с нагрузки Z 7. Блок измерения погрешности 9 вычитает сигнал  из  и формирует на выходе сигнал , который усиливается усилителем 10 и поступает на вход вольтодобавочного трансформатора 4. При этом блок измерения погрешности 9 и усилитель 10 получают электропитание от источника питания 11. Вольтодобавочный трансформатор 4 формирует вектор напряжения вольтодобавки , совпадающий с вектором , который складывается с вектором напряжения  основной вторичной обмотки 3, формируя напряжение  на нагрузке Z 7.
н
Из векторной диаграммы формирования погрешностей трансформатора напряжения видно, что вектор напряжения  сформированного предлагаемой схемой на нагрузке Z 7 совпадает с вектором приведенного напряжения  первичной обмотки 2, строго соответствующим вектору измеряемого напряжения , а значит амплитудная и угловая погрешности при измерении напряжения отсутствуют.
Использование полезной модели обеспечивает повышение точности учета электроэнергии в высоковольтных электрических цепях за счет устранения амплитудной и угловой погрешностей при измерении напряжения трансформатором напряжения.