КАСКАДНЫЙ АНТИРЕЗОНАНСНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для производства высоковольтных антирезонансных измерительных трансформаторов напряжения.
Известны каскадные трансформаторы напряжения серии НКФ (Дымков A.M. Трансформаторы напряжения, М. -Л.: Госэнергоиздат, 1963. - С.81-98), состоящие из одного, двух, трех или четырех блоков в зависимости от класса напряжения, в каждом блоке обмотка высокого напряжения разделена на две одинаковые последовательно соединенные секции, располагающиеся на противоположных стержнях двухстержневого магнитопровода, в каждом каскаде намотаны выравнивающие обмотки, соединенные встречно-параллельно, связующие обмотки также соединены встречно-параллельно и намотаны на всех каскадах кроме верхнего и нижнего.
Недостатком трансформаторов такой конструкции является то, что они могут вступать в феррорезонанс с емкостями шин и конденсаторов, шунтирующих контактные разрывы высоковольтных выключателей. При этом по обмотке высокого напряжения трансформатора будут проходить недопустимые токи, что может привести к их повреждению.
Известен матричный трансформатор (Патент на изобретение РФ №2074432, МПК H01F 19/00, H01F 29/00, 1997 г.), принятый за прототип, содержащий несколько одинаковых секций с отдельным магнитопроводом каждая, секции первичной обмотки с выводами, вторичную обмотку с выводами, отдельный магнитопровод выполненный в виде разомкнутого стержневого магнитного сердечника, вторичная обмотка в виде секций, причем каждая из этих секций расположена на отдельном магнитопроводе совместно с секцией первичной обмотки, секции первичной и вторичной обмотки объединены в группы, соединенные последовательно, а секции в группах параллельно.
Недостатком указанного трансформатора является то, что он не может быть использован для измерения высоких напряжения, так как цепь вторичной обмотки объединяет все секции с магнитопроводами.
Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей, в частности в применении для измерений высоких напряжений, и в обеспечении устойчивости к феррорезонансу.
Технический результат достигается тем, что в каскадном антирезонансном трансформаторе напряжения, содержащем несколько секций, каждая с отдельным магнитопроводом, выполненным в виде разомкнутого стержневого магнитного сердечника и секцией многослойной высоковольтной первичной обмотки, которые соединены последовательно, сердечники по два объединены в группы, каждая группа содержит секцию внутренней связующей обмотки, намотанную под высоковольтной первичной обмоткой на два сердечника, группы соединяют секции внешней связующей обмотки, намотанные поверх высоковольтной первичной обмотки на два сердечника соседних групп, при этом секции внутренний связующий обмотки соединены встречно-последовательно, секции внешний связующий обмотки соединены встречно-последовательно, а на нижний сердечник последней группы поверх многослойной высоковольтной первичной обмотки последовательно намотаны три вторичные обмотки.
На фиг.1 изображен каскадный антирезонансный трансформатор напряжения.
На фиг.2 приведена электрическая схема каскадного антирезонансного трансформатора напряжения.
На чертежах использованы следующие обозначения: разомкнутые магнитные сердечники 1, многослойная высоковольтная первичная обмотка 2, внутренняя связующая обмотка 3, внешняя связующая обмотка 4, вторичная обмотка C1-5, вторичная обмотка С2-5, вторичная обмотка Д-7.
Количество секций с магнитными сердечниками 1 зависит от класса напряжения трансформатора и всегда является четным числом. Секции трансформатора, образованные разомкнутыми магнитными сердечниками 1 и секциями первичной обмотки 2, внутренней связующей обмоткой 3, внешней связующей обмоткой 4, вторичной обмоткой C1 5, вторичной обмоткой С2 6, вторичной обмоткой Д 7, выступают в качестве высоковольтных делителей напряжения.
Каскадный антирезонансный трансформатор, показанный на фиг.1, включает разомкнутые магнитные сердечники 1, на каждый разомкнутый магнитный сердечник 1 намотана секция многослойной высоковольтной первичной обмотки 2, секции которой соединены последовательно. Направление намотки многослойной высоковольтной первичной обмотки 2 либо взаимное расположение секций трансформатора выбирается таким образом, чтобы взаимные индуктивности секций трансформаторов по первичной обмотке были согласными для обеспечения минимального тока. Разомкнутые магнитные сердечники 1 по два объединены в группы, каждая группа содержит секцию внутренней связующей обмотки 3, намотанную под высоковольтной первичной обмоткой 2 на два сердечника одной группы, при этом секции внутренний связующий обмотки 3 соединены встречно-последовательно. Группы разомкнутых магнитных сердечников 1 соединяют секции внешней связующей обмотки 4, намотанные поверх высоковольтной первичной обмотки 2 на два соседних разомкнутых магнитных сердечника 1 соседних групп, при этом секции внешний связующий обмотки 4 соединены встречно-последовательно. Такое расположение внутренних связующих обмоток 3 и внешних связующих обмоток 4 необходимо для выравнивания электрических потенциалов. Внутренние связующие обмотки 3 и внешние связующие обмотки 4, соединенные между собой, имеют одинаковые параметры (число витков и сечение), чем обеспечивается равенство их индуктивностей и наведенных в них ЭДС. Внутренние связующие обмотки 3 и внешние связующие обмотки 4 позволяют передавать энергию по магнитному полю с верхней секции трансформатора на нижнюю секцию, поддерживая трансформатор напряжения в заданном классе точности. На нижний разомкнутый магнитный сердечник 1 последней группы поверх многослойной высоковольтной первичной обмотки 2 последовательно намотаны три вторичные обмотки: вторичная обмотка C1-5, поверх нее вторичная обмотка С2-6, поверх нее вторичная обмотка Д-7. Вторичная обмотка C1 5, вторичная обмотка С2 6, вторичная обмотка Д 7, находящиеся на нижнем каскаде, позволяют передавать энергию измерительным приборам, сохраняя уровень напряжения при номинальной нагрузке. Вторичные обмотки могут иметь один вывод подключенный к земле. Любая из вторичных обмоток может быть предназначена для измерения напряжения устройствами релейной защиты и автоматики, автоматизированных
информационно-измерительных систем коммерческого учета электроэнергии. Использование нескольких вторичных обмоток обеспечивает гальваническую развязку между различными потребителями информации о напряжении.
При применении разомкнутых магнитных сердечников 1 кривая намагничивания магнитной системы трансформатора становится более пологой, а конструкция самого трансформатора более компактной и удобной для выполнения высоковольтной изоляции.
Каскадный антирезонансный трансформатор работает следующим образом. В основном работа каскадного антирезонансного трансформатора напряжения происходит также как у обычного трансформатора. Особенности работы состоят в следующем. При подаче переменного напряжения от внешнего источника электрического тока на многослойную высоковольтную первичную обмотку 2 трансформатора, создаются переменные магнитные потоки, проходящие вдоль соответствующей продольной оси разомкнутых магнитных сердечников 1 и замыкающиеся в окружающем пространстве, при этом часть магнитных потоков проходит по соседним сердечникам. Переменный магнитный поток индуктирует электродвижущую силу в многослойной высоковольтной первичной обмотке 2, внутренних связующих обмотках 3, внешних связующих обмотках 4 и вторичной обмотке C1 5, вторичной обмотке С2 6, вторичной обмотке Д 7, которая в свою очередь наводит токи в этих обмотках. Направление протекания токов показаны стрелками на фиг.1 и фиг.2. На выводах вторичной обмотки C1 5, вторичной обмотки С2 6, вторичной обмотки Д 7 появляется напряжение.
При отсутствии нагрузки на трансформаторе (в режиме холостого хода) ток во внутренних связующих обмотках 3 и внешних связующих обмотках 4 отсутствует за счет встречного включения связующих обмоток и равенства их параметров. При подключении нагрузки возникает небаланс ЭДС и ток во внутренних связующих обмотках 3 и внешних связующих обмотках 4.
Таким образом, применение заявленной полезной модели обеспечивает расширении функциональных возможностей, в частности при применении для измерений высоких напряжений, и устойчивость к феррорезонансу.