ВОЗДУШНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР ТОКА

Воздушный трансформатор тока относится к области электротехники, в частности к измерению и учету электроэнергии.
Полезная модель может применяться в электронных счетчиках электроэнергии, а также других средствах учета и измерения электроэнергии.
В настоящее время известны трансформаторы тока, состоящие из катушки индуктивности с первичной и вторичной обмотками, которые полностью расположены внутри плоского экрана из магнитопроводного материала: Техническая спецификация на трансформатор тока фирмы Валмет - Иво ой, Финляндия от 8.12.1989 г. и заявка РСТ WO №94/20860(А1), пр. от 05.03.93 г., дата подачи заявки 04.03.94 г. - Трансформатор тока для электронного счетчика электроэнергии. Свидетельство РФ на полезную модель №7207 ОАО НПО «Квант», пр. 3.07.1997, МПК 6 H 01 F 27/00 - Воздушный трансформатор тока.
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) из известных аналогов, является "Воздушный трансформатор тока", свидетельство на полезную модель №7207. Устройство содержит неметаллическое основание по центру которого выполнен каркас под вторичную обмотку. Вторичная обмотка изолирована от первичной неметаллической прокладкой, на которую одета первичная обмотка, представляющая собой токоотвод, состоящий из одного или нескольких витков. Вторичная обмотка и токоотвод расположены внутри наружного плоского магнитного экрана, плоскость экрана расположена параллельно токоотводу.
Недостатками прототипа и аналогов является большая паразитная емкостная связь, между вторичной катушкой и первичным проводником которая искажает коэффициент преобразования трансформатора, а также наличие в виде отдельной детали изоляционной прокладки между
вторичной и первичной обмотками, что усложняет процесс сборки трансформатора.
Целью создания полезной модели является уменьшение паразитной емкостной связи между вторичной катушкой и первичным проводником тока воздушного трансформатора тока, а также упрощение сборки и уменьшение количества собираемых деталей.
Указанная цель достигается тем, что в воздушном трансформаторе тока неметаллический корпус состоит из единой складывающейся детали, сочетающей в себе основание и две изоляционные крышки, по его центру выполнен каркас под вторичную обмотку. На вторичной обмотке расположен электростатический экран, а сверху одета первичная обмотка, представляющая собой токоотвод, состоящий из одного или нескольких витков. Вторичная обмотка и токоотвод изолированы между собой первой неметаллической крышкой корпуса, повторяющей форму каркаса основания под вторичную обмотку. Вторая крышка корпуса изолирует токоотвод от наружного плоского экрана из материала с высокой магнитной проницаемостью. При этом корпус, вторичная обмотка, электростатический экран и токоотвод полностью расположены внутри наружного плоского экрана из материала с высокой магнитной проницаемостью. Плоскость наружного плоского экрана из материала с высокой магнитной проницаемостью расположена параллельно токоотводу.
Таким образом, отличительной особенностью является наличие на вторичной обмотке электростатического экрана и новая конструкция неметаллического корпуса, состоящего из единой складывающейся детали, сочетающей в себе основание и две изоляционные крышки: первая крышка повторяет форму каркаса основания под вторичную обмотку и изолирует вторичную обмотку и токоотвод между собой, вторая крышка корпуса изолирует токоотвод от наружного плоского экрана из материала с высокой магнитной проницаемостью.
Благодаря введению электростатического экрана между вторичной катушкой и первичным витком достигается получение необходимых электрических характеристик, а благодаря складной конструкции корпуса достигается простота в изготовлении и упрощение сборки.
На чертежах изображено заявляемое техническое решение полезной модели:
фиг.1 - воздушный трансформатор в сборе (фронтальный вид);
фиг.2 - воздушный трансформатор в сборе (вид сверху);
фиг.3 - неметаллический складывающийся корпус.
Воздушный трансформатор тока состоит из неметаллического складывающегося корпуса 1, сочетающего в себе основание 2 с первой крышкой 3 и второй крышкой 4, по центру которого расположен каркас 5 под вторичную обмотку 6, поверх которой расположен электростатический экран 7. Вторичная обмотка 6 с электростатическим экраном 7 закрыта первой изолирующей крышкой корпуса 3, повторяющей форму каркаса основания под вторичную обмотку. На нее одета первичная обмотка представляющая собой токоотвод 8, состоящий из одного или нескольких витков. Токоотвод 8 изолирован от наружного плоского экрана из материала с высокой магнитной проницаемостью 9 второй изолирующей крышкой корпуса 4. Корпус 1, вторичная обмотка 6 с электростатическим экраном 7 и токоотвод 8 полностью расположены внутри наружного плоского экрана из материала с высокой магнитной проницаемостью 9.
Устройство работает следующим образом.
Переменный первичный ток в токоотводе 8 индуцирует переменное магнитное поле, пропорциональное силе тока и количеству витков токоотвода в направлении перпендикулярном плоскости обмоток 6 и 8.
Под воздействием переменного магнитного поля во вторичной обмотке 6, помещенной в электростатический экран 7, на каркасе 5, расположенном на основании 2, наводится электродвижущая сила,
пропорциональная величине переменного поля, количеству ее витков и площади сечения, ограничиваемой витками.
Между обмоткой 6 с экраном 7 и токоотводом 8 возможное возникновение короткого замыкания предупреждает первая крышка корпуса 3, а между токоотводом 8 и наружным плоским экраном из материала с высокой магнитной проницаемостью 9 - вторая крышка корпуса 4.
Возможность осуществления полезной модели подтверждается тем, что все элементы конструкции могут быть изготовлены в условиях серийного производства на имеющемся оборудовании из существующих материалов, например:
корпус 1 выполнен из изоляционного пластичного материала, это может быть Армамид ПА;
каркас 5 под вторичную обмотку формируется методом литья с помощью литформы;
вторичная обмотка 6 изготовлена из провода, например, марки ПЭТВ-1 ТУ 16-705 110-79;
электростатический экран выполнен проводом, например марки ПЭТВ-2 ТУ 16.705.110-79;
первичная обмотка (токоотвод) 8 изготовлена из провода ПЭТВ-2 ТУ 16.705.110-79;
наружный экран 9 - это плоский лист из пермаллоя, изогнутый в форме прямоугольника и сваренный методом контактной сварки по одной стороне.
Предлагаемое техническое решение позволяет улучшить электрические параметры и упростить конструкцию воздушного трансформатора тока, тем самым сокращает время его сборки. Благодаря такой конструкции достигается простота в изготовлении, сборке и уменьшение паразитной емкостной связи между вторичной катушкой и первичным проводником тока воздушного трансформатора тока, что не требует дополнительных схемных решений для ее компенсации.