ТРАНСФОРМАТОР ТОКА

Полезная модель относится к области электротехники и может применяться при конструировании и изготовлении трансформаторов тока, служащих для выполнения измерений или для выдачи измерительной информации в устройства защиты и управления.
Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в электрическую цепь, параметры которой подлежат измерению, а вторичная обмотка замыкается на некоторую нагрузку: амперметр, ваттметр, счетчик, реле и т.д.
Трансформаторы тока характеризуются токовой и угловой погрешностями. Классы точности погрешностей установлены ГОСТ 7746-78 «Трансформаторы тока. Общие требования».
Токовую погрешность вносит трансформатор при измерении тока вследствие того, что действительный коэффициент трансформации не равен номинальному. Т.е. токовая погрешность пропорциональна мощности потерь на перемагничивание.
Угол потерь характеризует отношение активной составляющей м.д.с. намагничивания в магнитопроводе к реактивной составляющей. Угол потерь можно определить по экспериментальной кривой, снятой для данного магнитного материала. Эта кривая представляет собой зависимость угла потерь (в градусах) от магнитной индукции, характеризующейся относительной магнитной проницаемостью.
Известен трансформатор тока, содержащий магнитопровод, первичную и вторичную обмотки (см. В.В.Афанасьев и др., «Трансформаторы тока», Энергоатомиздат, 1989 г., с.43-46, рис.2-3, в). Конструкция известного трансформатора позволяет корректировать в сторону снижения отрицательную токовую погрешность, если она превышает допустимую по ГОСТ, путем уменьшения числа витков вторичной обмотки. Однако, при небольшом номинальном числе витков эта корректировка не всегда дает необходимый результат.
Известен трансформатор тока, содержащий магнитопровод, первичную и вторичную обмотки, вторичная обмотка которого выполнена составной из двух параллельных проводов одного диаметра из одного и того же материала (см. вышеуказанный источник известности, рис.2-3, а). Этими двумя проводами наматывается основная часть обмотки, состоящая из целого числа витков. Затем одним из этих проводов наматывается еще один дополнительный виток. Данное техническое решение принято за прототип.
Коррекция токовой погрешности прототипа производится путем подбора количества витков каждой из обмоток, что позволяет изменять общую м.д.с. обмоток трансформатора.
Недостатком прототипа является невозможность корректировки угловой погрешности трансформатора тока.
Техническим результатом предложенной полезной модели является устранение недостатка прототипа, а именно: наряду с возможностью корректировки токовой погрешности трансформатора тока создание возможности корректировки его угловой погрешности.
Технический результат достигается тем, что в трансформаторе тока, содержащем магнитопровод, первичную обмотку, вторичную обмотку, замыкаемую на активную нагрузку, согласно полезной модели, трансформатор содержит дополнительную вторичную обмотку, замкнутую на резистор.
Предложенное техническое решение за счет установки в цепь дополнительной вторичной обмотки резисторов с различными омическими нагрузками позволяет изменять величину тока в дополнительной вторичной обмотке, что приводит к изменению электромагнитных характеристик магнитопровода, и в частности к изменению отношения активной составляющей м.д.с. намагничивания в магнитопроводе к реактивной составляющей, т.е. угла потерь. Создается возможность корректировки угла потерь трансформатора тока при сохранении возможности корректировки токовой погрешности путем подбора количества витков каждой из вторичной обмоток.
Заявителем был изготовлен опытный экземпляр трансформатора тока по предложенной полезной модели. Для этого использовали разрезной магнитопровод марки 5 ВТРПЛ с размерами 10×10×53×125 мм по ТУ 14-123-151-99.
Проводили измерения магнитной проницаемости, угла потерь и удельных потерь мощности на перемагничивание при постоянном значении амплитуды магнитной индукции 0,5 Тл, частоте перемагничивания 50 Гц и при различных омических нагрузках дополнительной вторичной обмотки. Результаты приведены в таблице 1. Также проводили измерения магнитной проницаемости, угла потерь и удельных потерь мощности на перемагничивание при постоянном значении амплитуды магнитной индукции 0,25 Тл, постоянной частоте перемагничивания 50 Гц и коротко замкнутой при различных количествах витков дополнительной вторичной обмотке. Результаты измерений приведены в таблице 2.
Таблица 1
Количество витков
Диаметр провода, мм
Нагрузка на допол. вторичн. обмотке, Ом
Относительная магнитная проницаемость
Угол потерь, град
Удельные потери на перемагничивание pm, Вт/кг
10
0,75
0,2
11000
31
0,187
10
0,75
0,3
11900
31
0,140
10
0,75
0,4
12200
16
0,110
10
0,75
0,5
12600
13,5
0,070
10
0,75
0,6
12650
11,6
0,061
10
0,75
0,7
12690
10,2
0,054
10
0,75
0,8
12710
9,1
0,048
10
0,75
0,9
12720
8,3
0,044
10
0,75
1,0
12730
7,7
0,041
10
0,75
1,1
12740
7,1
0,038
Количество витков
Диаметр провода, мм
Нагрузка на допол. вторичн. обмотке, Ом
Относительная магнитная проницаемость
Угол потерь, град
Удельные потери на перемагничивание pm, Вт/кг
10
0,75
1,2
12740
6,8
0,036
10
0,75
2,2
12770
4,7
0,025
10
0,75
3,2
12770
3,9
0,021
10
0,75
4,2
12770
3,5
0,019
10
0,75
5,1
12710
3,2
0,017
Таблица 2
Количество витков
Диаметр провода, мм
Нагрузка на допол. вторичн. обмотке, Ом
Относительная магнитная проницаемость
Угол потерь, град
Удельные потери на перемагничивание pm, Вт/кг
1
0,75
0
13430
4,8
0,007
2
0,75
0
13290
10,0
0,014
3
0,75
0
12850
18,0
0,023
4
0,75
0
11900
27,5
0,045
5
0,75
0
10660
36,9
0,066
6
0,75
0
9230
45,0
0,086
7
0,75
0
7300
54,0
0,117
8
0,75
0
6300
59,0
0,125
9
0,75
0
4980
64,0
0,184
10
0,75
0
4230
67,0
0,250
Таблицы 1 и 2 наглядно иллюстрируют наличие заявленного полезной моделью технического результата.
Сущность предложенной полезной модели поясняется принципиальной схемой трансформатора тока.
Трансформатор тока содержит магнитопровод 1, выполненный из ленты ферромагнитных магнитомягких сплавов, первичную обмотку 2, включаемую последовательно в электрическую цепь, параметры которой подлежат измерению, вторичную обмотку 3, замыкаемую на активную нагрузку, и дополнительную вторичную обмотку 4, замыкаемую на нагрузочный резистор 5.