УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАМАГНИЧИВАЮЩЕГО ТОКА ТРАНСФОРМАТОРА, РАБОТАЮЩЕГО ПОД НАГРУЗКОЙ
DEVICE FOR TRANSFORMER MAGNETIZATION CURRENT MEASUREMENT, WHICH OPERATES UNDER LOAD

Устройство относится к электромеханике, может быть использовано в демонстрационных, учебных или исследовательских целях.
Ближайших аналогов, назначением которых является измерение намагничивающего тока трансформатора с переменным коэффициентом трансформации, работающего под нагрузкой, не выявлено.
2
1
m
m
1
2
Клеммы шунтов соединены таким образом, что падение напряжения от тока вторичной обмотки i′(t) вычитается из падения напряжения от тока i(t). Осциллограф в такой схеме должен показать намагничивающий ток i(t), поскольку i(t)=i(t)-i′(t). Но это верно только при точном подборе шунтов, когда одинаковый ток, протекающий по шунтам, будет создавать на измерительных клеммах шунтов такие падения напряжения, отношение которых равно коэффициенту трансформации трансформатора. Подобрать соотношение между номинальными токами шунтов точно равным коэффициенту трансформации трансформатора (в этом случае одинаковый ток, протекающий по шунтам, будет создавать на измерительных клеммах шунтов такие падения напряжения, отношение которых равно коэффициенту трансформации трансформатора) при использовании стандартных шунтов не представляется возможным.
Шунты, установленные в первичной и вторичной обмотках, стандартные. Соотношение между номинальными токами шунтов выбирают как можно более близким к коэффициенту трансформации трансформатора.
Перед измерением необходимо произвести масштабирование.
m
В ходе масштабирования к трансформатору прикладывается пониженное напряжение, при этом исключается насыщение и I(t) незначителен. Включается нагрузка. Производится измерение намагничивающего тока осциллографом по описанной схеме.
Пониженное напряжение нужно для того, чтобы при настройке исключить намагничивающий ток. В таком случае при правильно подобранных шунтах падения напряжения на шунтах равны и осциллограф, подключенный к последовательно встречно соединенным шунтам, должен показывать 0 независимо от нагрузки.
При неточном выполнении указанных условий на экране осциллографа будет наблюдаться синусоида. Это разница падений напряжения на шунтах. Для калибровки меняют положение движка автотрансформатора (коэффициент трансформации трансформатора). Изменением коэффициента трансформации добиваются прямой линии на экране осциллографа (отсутствия сигнала). Именно такое положение движка автотрансформатора (коэффициент трансформации трансформатора) будет соответствовать отмасштабированной схеме. Схема готова к измерениям.
Для того чтобы убедиться в том, что результаты измерения верны, можно проделать следующие опыты.
- Измерения производить при пониженном напряжении и различной нагрузке. Во всех случаях показания осциллографа должны быть нулевыми.
- Измерения производить на холостом ходу. Плавно увеличивать питающее напряжение. При этом намагничивающий ток должен увеличиваться, а затем стать несинусоидальным характерной формы.
Заявляемое устройство отвечает требованию "новизна", так как из существующего уровня техники не выявлено устройств для измерения намагничивающего тока трансформатора с переменным коэффициентом трансформации, работающего под нагрузкой.
Устройство позволяет получить новое качество - обеспечить возможность измерения намагничивающего тока трансформатора с переменным коэффициентом трансформации, работающего под нагрузкой. Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".
На фиг. 1 представлена схема устройства для измерения намагничивающего тока трансформатора с переменным коэффициентом трансформации, работающего под нагрузкой: 1 - автотрансформатор с переменным коэффициентом трансформации; 2 - шунт в цепи первичной обмотки; 3 - шунт в цепи вторичной обмотки; 4 - нагрузочное сопротивление (реостат).
m
На фиг. 2 представлены осциллограммы намагничивающего тока i(t) при различном коэффициенте трансформации автотрансформатора (а, б, в) и в режиме насыщения первичной обмотки трансформатора (г).
m
Если коэффициент трансформации автотрансформатора больше отношения сопротивлений шунтов 2 и 3, то намагничивающий ток i(t) имеет вид (а);
m
Если коэффициент трансформации автотрансформатора меньше отношения сопротивлений шунтов 2 и 3, то намагничивающий ток i(t) имеет вид (б);
m
Если коэффициент трансформации автотрансформатора равен отношению сопротивлений шунтов 2 и 3, то намагничивающий ток i(t) имеет вид (в);
На фиг. 3 представлены реальные осциллограммы намагничивающего тока при слабом (а) и более сильном насыщении магнитопровода (б).
Устройство для измерения намагничивающего тока трансформатора, работающего под нагрузкой, состоит из трансформатора с переменным коэффициентом трансформации 1, вторичная обмотка которого подключена к нагрузке, шунтов 2 и 3, включенных в цепи первичной и вторичной обмотки, измерительные клеммы которых соединены последовательно встречно (фиг. 1).
2
1
m
m
1
2
Соотношение между номинальными токами шунтов выбирают как можно более близким к коэффициенту трансформации трансформатора. Клеммы шунтов 2 и 3 соединяют таким образом, чтобы падение напряжения от тока вторичной обмотки i′(t) на шунте 3 вычиталось из падения напряжения на шунте 2 от тока i(t). Осциллограф в такой схеме должен показать ток i(t), поскольку i(t)=i(t)-i′(t).
В ходе масштабирования меняют положение движка автотрансформатора (коэффициент трансформации трансформатора).
На экране осциллографа в зависимости от положения движка автотрансформатора (коэффициента трансформации трансформатора) будет наблюдаться одна из картин, изображенных на фиг. 2.
При коэффициенте трансформации, превышающем отношение сопротивлений шунтов 2 и 3, намагничивающий ток будет иметь вид, представленный на фиг. 2а.
При коэффициенте трансформации меньшем, чем отношение сопротивлений шунтов 2 и 3, намагничивающий ток будет иметь вид, представленный на фиг. 2б.
Изменением коэффициента трансформации добиваются прямой линии на экране осциллографа (фиг. 2в - отсутствие сигнала). Именно такое положение движка автотрансформатора (коэффициент трансформации трансформатора) будет соответствовать отмасштабированной схеме, а коэффициент трансформации равен отношению сопротивлений шунтов 2 и 3. Схема готова к измерениям.
На фиг. 3 приведены реальные осциллограммы намагничивающего тока при слабом (а) и более сильном насыщении магнитопровода (б).
Устройство было опробовано с использованием серийно выпускаемого лабораторного трансформатора (ЛАТР) 8А; 0-250 В. Использовались шунты:
в первичной обмотке 5 А; 75 mV;
во вторичной обмотке 10 А; 75 mV.
Нагрузка 4 - лабораторный реостат 10 А; 0-22 Ом.
Питание осуществлялось от лабораторного потенциал-регулятора (регулируемый источник переменного синусоидального напряжения).
Результаты испытаний позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "промышленная применимость".