RU179239U1 - CURRENT POWER TAKE-OFF DEVICE - Google Patents

CURRENT POWER TAKE-OFF DEVICE Download PDF

Info

Publication number
RU179239U1
RU179239U1 RU2017140066U RU2017140066U RU179239U1 RU 179239 U1 RU179239 U1 RU 179239U1 RU 2017140066 U RU2017140066 U RU 2017140066U RU 2017140066 U RU2017140066 U RU 2017140066U RU 179239 U1 RU179239 U1 RU 179239U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
converter
magnetic circuit
power
current
terminals
Prior art date
Application number
RU2017140066U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Владимирович Дроздов
Алексей Николаевич Киселев
Александр Викторович Пилюгин
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Межрегиональная распределительная сетевая компания Центра" (ПАО "МРСК Центра")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "Межрегиональная распределительная сетевая компания Центра" (ПАО "МРСК Центра") filed Critical Публичное акционерное общество "Межрегиональная распределительная сетевая компания Центра" (ПАО "МРСК Центра")
Priority to RU2017140066U priority Critical patent/RU179239U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU179239U1 publication Critical patent/RU179239U1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/10—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using transformers
    • H02M5/12—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using transformers for conversion of voltage or current amplitude only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

Техническое решение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано для питания устройств радио и микроэлектроники. Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности отбираемой активной мощности с возможностью ее регулирования без рассеяния электроэнергии.Устройство характеризуется тем, что оно содержит разъемный магнитопровод с каналом под размещаемый в нем фазный провод, намотанную на магнитопровод вторичную обмотку, при этом к выводам обмотки параллельно подключены короткозамыкатели.Через дроссель к короткозамыкателям подключен управляемый транзисторный преобразователь с выводами постоянного тока, к которым подключен полярный конденсатор и DC-DC преобразователь. Выводы DC-DC преобразователя подключены к вводам питания модуля управления, а также к соединенным между собой потребителю мощности и источнику бесперебойного питания. Управляемый транзисторный преобразователь подключен к модулю управления.Магнитопровод, вторичная обмотка, короткозамыкатели, управляемый транзисторный преобразователь с дросселем, полярный конденсатор, DC-DC преобразователь, модуль управления, потребитель и источник бесперебойного питания размещены в разъемном корпусе, при этом магнитопровод выполнен разрезным из двух соединенных по линии разъема корпуса частей. Две обмотки дросселя выполнены на одном сердечнике.The technical solution relates to the field of electrical engineering and electric power industry and can be used to power radio and microelectronic devices. The technical result of the utility model is to increase the efficiency of the selected active power with the possibility of regulating it without dissipating electricity. The device is characterized in that it contains a detachable magnetic circuit with a channel for the phase wire to be placed in it, a secondary winding wound around the magnetic circuit, and short circuits are connected in parallel to the terminals of the winding .A controlled transistor converter with DC terminals to which A polar capacitor and a DC-DC converter are available. The terminals of the DC-DC converter are connected to the power inputs of the control module, as well as to the interconnected power consumer and uninterruptible power supply. A controlled transistor converter is connected to the control module. A magnetic circuit, a secondary winding, short circuits, a controlled transistor converter with a choke, a polar capacitor, a DC-DC converter, a control module, a consumer, and an uninterruptible power supply are located in a detachable case, while the magnetic circuit is made split from two connected along the connector line of the parts housing. Two windings of the inductor are made on one core.

Description

Техническое решение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано для питания устройств радио и микроэлектроники.The technical solution relates to the field of electrical engineering and electric power industry and can be used to power radio and microelectronic devices.

В электроэнергетике существует необходимость обеспечения питания автономных устройств, расположенных вдоль высоковольтных воздушных линий электропередач. К ним относятся различные датчики, например, датчики гололеда, а также устройства, передающие и ретранслирующие информацию от датчиков по радиоканалу. Традиционный способ получения питания путем трансформации напряжения технически и экономически нецелесообразен, поэтому возникает задача обеспечения альтернативного отбора мощности. Наиболее перспективным по сравнению с другими решением представляется отбор мощности от провода линии электропередачи.In the electric power industry, there is a need to provide power for autonomous devices located along high-voltage overhead power lines. These include various sensors, for example, ice sensors, as well as devices that transmit and relay information from sensors over the air. The traditional method of obtaining power by voltage transformation is technically and economically impractical, therefore, the problem arises of providing alternative power take-offs. The most promising compared to other solutions is the selection of power from the wire of the power line.

Известно устройство отбора мощности от линии электропередачи для питания измерительных устройств, а именно источник питания измерительных устройств, находящихся под высоким потенциалом. Принцип работы основан на регулировании тока в нагрузке, подключаемой к катушке индуктивности, помещенной в магнитное поле провода с током. Полученное техническое решение может использоваться при построении автономных измерительных устройств с небольшой потребляемой мощностью. Устройство предполагает использование катушки индуктивности, размещенной на замкнутом или разомкнутом сердечнике и помещенной в магнитное поле высоковольтной линии. Такую конструкцию можно считать, трансформатором тока, который необходимо дооснастить схемой регулирования, обеспечивающей неизменность входного параметра источника питания (тока или напряжения) при различном токе в линии. Устройство содержит источник тока (катушка, внесенная в магнитное поле), согласующий трансформатор тока с первичной обмоткой 3 и вторичной обмоткой. В состав устройства также входят диод, блок выпрямления, датчик напряжения, накопительный конденсатор, ключ (элемент шунтирования), компаратор, резисторы и источник опорного напряжения. Нагрузка подключена параллельно накопительному конденсатору. Источником тока служит магнитное поле, существующее вокруг провода с током. Вследствие того, что частота коммутации во много раз больше частоты тока в линии, амплитуда пульсаций напряжения и тока в нагрузке меньше. За счет этого и повышается качество регулирования. В описанном источнике одна и та же вторичная обмотка применяется как для отбора мощности, так и для управления процессом отбора, что упрощает исполнение устройства по сравнению с аналогами. Кроме этого, в устройстве можно использовать конденсаторы небольшой емкости и, следовательно, малых габаритов. Пороговые значения выбираются исходя из требуемой величины пульсаций выходного напряжения. Величина пульсаций не зависит от тока нагрузки, емкости накопительного конденсатора и может быть задана разработчиком. При изменении тока нагрузки и емкости конденсатора изменяется только частота коммутации тока вторичной обмотки трансформатора тока. В конечном счете величина пульсаций определяется гистерезисом компаратора. К магнитному материалу сердечника-концентратора предъявляются следующие требования. Магнитный материал должен легко намагничиваться и размагничиваться, иметь узкую петлю гистерезиса, малую коэрцитивную силу, иметь большие μнач и μmax. Этим требованиям удовлетворяют пермаллои. Магнитный материал должен обладать большой индукцией насыщения, т.е. обеспечивать прохождение максимального магнитного потока через заданную площадь поперечного сечения магнитопровода (при этом уменьшаются габариты и масса устройств питания). Магнитный материал должен иметь возможно меньшую мощность потерь (Виноградов А.Б. Устройство отбора мощности от линии электропередачи для питания измерительных устройств. Статья в журнале «Вестник Ульяновского государственного технического университета», №4 (16), 2001 год, стр. 96-101. Издатель - Ульяновский государственный технический университет).A device for power take-off from a power line for powering measuring devices is known, namely, a power source for measuring devices at high potential. The principle of operation is based on the regulation of the current in the load connected to an inductor placed in the magnetic field of the current wire. The resulting technical solution can be used in the construction of autonomous measuring devices with low power consumption. The device involves the use of an inductor placed on a closed or open core and placed in the magnetic field of a high voltage line. This design can be considered a current transformer, which must be equipped with a control circuit that ensures that the input parameter of the power source (current or voltage) remains constant at different currents in the line. The device comprises a current source (a coil inserted in a magnetic field) matching a current transformer with a primary winding 3 and a secondary winding. The device also includes a diode, a rectification unit, a voltage sensor, a storage capacitor, a key (bypass element), a comparator, resistors and a voltage reference source. The load is connected in parallel with the storage capacitor. The current source is a magnetic field existing around the current wire. Due to the fact that the switching frequency is many times higher than the frequency of the current in the line, the amplitude of the ripple voltage and current in the load is less. Due to this, the quality of regulation increases. In the described source, the same secondary winding is used both for power take-off and for controlling the selection process, which simplifies the execution of the device compared to analogs. In addition, in the device, you can use capacitors of small capacity and, therefore, small dimensions. Threshold values are selected based on the required ripple value of the output voltage. The ripple value does not depend on the load current, the capacity of the storage capacitor and can be set by the developer. When the load current and capacitor capacitance change, only the switching frequency of the current of the secondary winding of the current transformer changes. Ultimately, the magnitude of the ripple is determined by the hysteresis of the comparator. The following requirements apply to the magnetic material of the hub core. The magnetic material should be easily magnetized and demagnetized, have a narrow hysteresis loop, a small coercive force, and have large μ beg and μ max . Permalloys satisfy these requirements. The magnetic material must have a large saturation induction, i.e. to ensure the passage of maximum magnetic flux through a given cross-sectional area of the magnetic circuit (while reducing the size and weight of the power supply). Magnetic material should have the lowest possible loss power (AB Vinogradov. Power take-off device from a power line for powering measuring devices. Article in the journal “Bulletin of the Ulyanovsk State Technical University”, No. 4 (16), 2001, pp. 96-101 Publisher - Ulyanovsk State Technical University).

Из зарубежной патентной документации известна высоковольтная кабельная система для использования в сочетании с бесконтактным устройством зарядки аккумулятора и питает подобные объекты. Бесконтактное устройство включает в себя первичный преобразователь мощности, соединенный с источником питания, и вторичный преобразователь мощности, соединенный с аккумулятором. Первичный и вторичный преобразователи мощности подключены посредством коаксиального силового кабеля. Изолирующий трансформатор соединен между выходом первичного преобразователя мощности и коаксиальным силовым кабелем. Этот трансформатор позволяет подключать один из двух выходов первичного преобразователя мощности к потенциалу заземления. Изолирующий трансформатор повышает безопасность и уменьшает электромагнитные помехи (EMI) при подключении питания к вторичному преобразователю мощности. Он позволяет использовать ступенчатый уровень напряжения, который должен использоваться в основном преобразователе мощности, что уменьшает количество тока в коаксиальном силовом кабеле, требуемом для подачи питания на вторичный преобразователь. Это позволяет значительно повысить мощность заряда с использованием коаксиального силового кабеля достаточного размера (US 5568036, 22.10.1996).A high-voltage cable system is known from foreign patent documentation for use in combination with a contactless battery charging device and powers such objects. The non-contact device includes a primary power converter connected to a power source and a secondary power converter connected to a battery. The primary and secondary power converters are connected via a coaxial power cable. An isolation transformer is connected between the output of the primary power converter and a coaxial power cable. This transformer allows you to connect one of the two outputs of the primary power converter to the ground potential. An isolation transformer increases safety and reduces electromagnetic interference (EMI) when the power is connected to the secondary power converter. It allows you to use a step voltage level, which should be used in the main power converter, which reduces the amount of current in the coaxial power cable required to supply power to the secondary converter. This can significantly increase the charge power using a coaxial power cable of sufficient size (US 5568036, 10.22.1996).

Из патентной документации РФ известен вторичный источник питания с отбором мощности от фазного провода линии электропередачи высокого напряжения промышленной частоты, содержащий замкнутый магнитопровод, на котором размешена обмотка и в центральное отверстие которого пропущен фазный провод, преобразователь-регулятор напряжения, к выходным зажимам которого подключена нагрузка, отличающийся тем, что снабжен замкнутыми дополнительными магнитопроводами с размещенной на каждом из них дополнительной обмоткой, а в центральное отверстие каждого замкнутого дополнительного магнитопровода пропущен фазный провод, и неполярными конденсаторами, число которых на один больше числа замкнутых дополнительных магнитопроводов, обмотка и каждая дополнительная обмотка выполнены с числом витков W, которое определяется соотношениемFrom the patent documentation of the Russian Federation, a secondary power source is known with a power take-off from the phase wire of a high-frequency power line of industrial frequency, containing a closed magnetic circuit, on which the winding is placed and into the central hole of which a phase wire is passed, a voltage converter-regulator, to the output terminals of which the load is connected, characterized in that it is equipped with closed additional magnetic circuits with an additional winding located on each of them, and in the central hole to Each closed additional magnetic circuit passes a phase wire, and non-polar capacitors, the number of which is one more than the number of closed additional magnetic circuits, the winding and each additional winding are made with the number of turns W, which is determined by the ratio

Figure 00000001
Figure 00000001

где U - действующее значение выходного напряжения первичного преобразователя в режиме холостого хода, lср - средняя линия замкнутого магнитопровода, S - поперечное сечение магнитопровода, k - производная линейного участка основной кривой намагничивания материала магнитопровода, I - минимальное значение силы тока в фазном проводе, выходные зажимы обмотки и каждой дополнительной обмотки подключены параллельно к входным зажимам преобразователя-регулятора напряжения каждая через последовательно включенный неполярный конденсатор, причем емкость неполярного конденсатора определяет реактивное сопротивление на частоте фазного тока, равное по модулю реактивному сопротивлению обмотки, и каждой дополнительной обмотки на основной частоте фазного тока в фазном проводе, и, кроме того, к выводу конденсатора присоединяются одноименные с точки зрения начала и направления намотки зажимы обмотки и дополнительных обмоток (RU 120519 U1, Н02Н 3/08, 20.09.2012).where U is the actual value of the output voltage of the primary converter in idle mode, l cp is the middle line of the closed magnetic circuit, S is the cross section of the magnetic circuit, k is the derivative of the linear section of the main magnetization curve of the material of the magnetic circuit, I is the minimum current strength in the phase wire, output the terminals of the winding and each additional winding are connected in parallel to the input terminals of the converter-voltage regulator, each through a series-connected non-polar capacitor, and the bone of a non-polar capacitor determines the reactance at the frequency of the phase current, equal in magnitude to the reactance of the winding, and each additional winding at the main frequency of the phase current in the phase wire, and, in addition, the winding clamps of the same name from the point of view of the beginning and direction of winding are connected and additional windings (RU 120519 U1, Н02Н 3/08, 09/20/2012).

Известно устройство отбора мощности из высоковольтной сети, содержащее высоковольтный конденсатор, низковольтный конденсатор, трансформатор, согласующий реактор, отличающееся тем, что высоковольтный конденсатор и первичная обмотка трансформатора подключены к высоковольтной сети последовательно, согласующий реактор подключен последовательно нагрузке, а низковольтный конденсатор подключен непосредственно на нагрузку (RU 151805 U1, Н02М 5/12, 20.04.2015).A device for power take-off from a high-voltage network is known, comprising a high-voltage capacitor, a low-voltage capacitor, a transformer, a matching reactor, characterized in that the high-voltage capacitor and the primary winding of the transformer are connected to the high-voltage network in series, the matching reactor is connected in series to the load, and the low-voltage capacitor is connected directly to the load ( RU 151805 U1, Н02М 5/12, 04/20/2015).

Известен вторичный источник бесперебойного питания с отбором мощности от тока фазного провода, содержащий первичный преобразователь, выпрямительный диодный мост с сглаживающей емкостью, выходные зажимы которого подключены к входным зажимам стабилизатора напряжения, выполненного по схеме DC-DC конвертора, а выходные зажимы DC-DC конвертора подключены к включенным параллельно нагрузке источника питания и аккумуляторной батарее, отличающийся тем, что он снабжен неполярным конденсатором, первичный преобразователь выполнен в виде незамкнутого магнитопровода, образованного n размещенными параллельно протяженными пластинами из трансформаторной стали толщиной d, установленными одна на другой и изолированными друг от друга, число n - целое число и определяет поперечное сечение S≈n×d незамкнутого магитопровода, на котором расположена многовитковая проводящая обмотка, соединенная последовательно с неполярным конденсатором и подключенная к входным зажимам выпрямительного диодного моста, причем емкость неполярного конденсатора определяет реактивное сопротивление на частоте фазного тока, равное по модулю реактивному сопротивлению многовитковой проводящей обмотки, незамкнутый магнитопровод размещен на удалении h от фазного провода, которое определяется формулой:Known is a secondary uninterruptible power supply with power take-off from the phase wire current, comprising a primary converter, a rectifying diode bridge with a smoothing capacitance, the output terminals of which are connected to the input terminals of a voltage stabilizer made according to the DC-DC converter circuit, and the output terminals of the DC-DC converter are connected to parallel connected to the load of the power source and the battery, characterized in that it is equipped with a non-polar capacitor, the primary Converter is made in the form of open of the magnetic core, formed by n parallel extended plates of transformer steel of thickness d, mounted on one another and isolated from each other, the number n is an integer and determines the cross section S≈n × d of the open magnetic circuit on which the multi-turn conductive winding is connected, connected in series with a non-polar capacitor and connected to the input terminals of the rectifier diode bridge, the capacitance of a non-polar capacitor determines the reactance at a frequency phase current, equal in magnitude to the reactance of a multi-turn conductive winding, an open magnetic circuit is located at a distance h from the phase conductor, which is determined by the formula:

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

где ω - круговая частота тока в проводе; μ0μr - магнитная проницаемость материала магнитопровода; S - площадь поперечного сечения незамкнутого магнитопровода; I - сила тока в фазном проводе; s - площадь поперечного сечения провода многовитковой проводящей обмотки; σ - проводимость провода многовитковой проводящей обмотки; W - число витков провода многовитковой проводящей обмотки; lв - длина одного витка провода многовитковой проводящей обмотки; Р - мощность вторичного источника бесперебойного питания; α - угол между направлением продольной оси незамкнутого магнитопровода и направлением касательной к окружности, которая проходит через точку положения центра симметрии незамкнутого магнитопровода, центр которой на оси провода и которая лежит в плоскости, перпендикулярной оси провода (RU 2414034, H02J 3/00, 10.03.2011).where ω is the circular frequency of the current in the wire; μ 0 μ r is the magnetic permeability of the material of the magnetic circuit; S is the cross-sectional area of an open magnetic circuit; I is the current strength in the phase wire; s is the cross-sectional area of a wire of a multi-turn conductive winding; σ is the conductivity of a wire of a multi-turn conductive winding; W is the number of turns of wire of a multi-turn conductive winding; l in - the length of one turn of a wire multi-turn conductive winding; P is the power of the secondary uninterruptible power supply; α is the angle between the direction of the longitudinal axis of the open magnetic circuit and the direction of the tangent to the circle, which passes through the point of position of the center of symmetry of the open magnetic circuit, whose center is on the axis of the wire and which lies in a plane perpendicular to the axis of the wire (RU 2414034, H02J 3/00, 10.03. 2011).

Система отбора мощности от токов фазных проводов трехфазной линии передачи высокого напряжения, содержащая первичный преобразователь, выпрямительный диодный мост с сглаживающей емкостью, выходные зажимы которого подключены к входным зажимам стабилизатора напряжения, выполненного по схеме DC-DC конвертора, а выходные зажимы DC-DC конвертора подключены к ^включенным параллельно нагрузке источника питания и аккумуляторной батарее, отличающаяся тем, что снабжена одноцепной опорой с поперечной траверсой, отрезком коаксиального кабеля, который соединяет выход первичного преобразователя с входом выпрямительного диодного моста, трехфазная линия передачи установлена на одноцепных опорах с поперечной траверсой, первичный преобразователь выполнен в виде многовитковой катушки из изолированного медного провода, которая закреплена на изоляторе на одноцепной опоре высоковольтной трехфазной линии передачи ниже поперечной траверсы одноцепной опоры в точке пересечения дуги окружности, которая описана вокруг центра в точке половины расстояния между фазными проводами вдоль поперечной траверсы одноцепной опоры и вертикалью, проведенной из точки пересечения вертикальной части опоры и поперечной траверсы, причем продольная ось многовитковой катушки направлена на фазный провод, более отдаленный от точки, в которой закреплена многовитковая катушка, и продольная ось перпендикулярна направлению на второй - менее удаленный от многовитковой катушки фазный провод, из точки, в которой закреплена многовитковая катушка. Выпрямительный диодный мост с сглаживающей емкостью, стабилизатор напряжения, выполненный по схеме DC-DC конвертора, нагрузка источника питания и аккумуляторная батарея расположены на земле у одноцепной опоры, а внешняя оболочка коаксиального кабеля присоединена к металлическим частям одноцепной опоры (RU 2414035 C1, H02J3/00, 10.03.2011).A power take-off system for phase currents of a three-phase transmission line of a high voltage, comprising a primary converter, a rectifying diode bridge with a smoothing capacitance, the output terminals of which are connected to the input terminals of a voltage regulator made according to the DC-DC converter circuit, and the output terminals of the DC-DC converter are connected to ^ connected in parallel to the load of the power source and the battery, characterized in that it is equipped with a single-chain support with a transverse traverse, a piece of coaxial cable, which the first one connects the output of the primary converter to the input of the rectifier diode bridge, the three-phase transmission line is mounted on single-circuit supports with a transverse traverse, the primary converter is made in the form of a multi-turn coil of an insulated copper wire, which is mounted on an insulator on a single-circuit support of a high-voltage three-phase transmission line below the transverse cross-beam of a single-circuit support at the point of intersection of the circular arc, which is described around the center at half the distance between the phase wires along the of the crosshead of a single-chain support and a vertical drawn from the point of intersection of the vertical part of the support and the transverse crosshead, with the longitudinal axis of the multi-turn coil pointing to the phase wire, more distant from the point at which the multi-turn coil is fixed, and the longitudinal axis is perpendicular to the second direction, less remote from multi-turn coil phase wire, from the point at which the multi-turn coil is fixed. A rectifying diode bridge with a smoothing capacitance, a voltage stabilizer made according to the DC-DC converter scheme, the load of the power supply and the battery are located on the ground near the single-circuit support, and the outer sheath of the coaxial cable is connected to the metal parts of the single-circuit support (RU 2414035 C1, H02J3 / 00 March 10, 2011).

Известен преобразователь электроэнергии, содержащий трансформатор тока, первичная обмотка которого включена между источником энергии и его нагрузкой, а вторичная обмотка через выпрямитель соединена с конденсатором и нагрузкой преобразователя, отличающийся тем, что в него введены два тиристора, которые подключены встречно-параллельно к вторичной обмотке трансформатора тока, а управляющий электрод каждого из них соединен с анодом через включенные последовательно диод и стабилитрон. Вторичная обмотка трансформатора тока соединена с источником энергии через последовательно включенные конденсатор и резистор (RU 2326479 C1,H02H 3/08 10.06.2008). Недостатками указанного известного устройства является большая масса и габариты. Эти недостатки обусловлены тем, что при малых токах фазного провода создаваемое им магнитное поле также мало, и магнитный поток в магнитопроводе трансформатора недостаточен для эффективного отбора мощности.A known electric power converter comprising a current transformer, the primary winding of which is connected between the energy source and its load, and the secondary winding through the rectifier is connected to the capacitor and the load of the converter, characterized in that two thyristors are introduced into it, which are connected counter-parallel to the secondary winding of the transformer current, and the control electrode of each of them is connected to the anode through a diode and a zener diode connected in series. The secondary winding of the current transformer is connected to the energy source through a series-connected capacitor and resistor (RU 2326479 C1, H02H 3/08 06/10/2008). The disadvantages of this known device is the large mass and dimensions. These disadvantages are due to the fact that at low currents of the phase wire, the magnetic field created by it is also small, and the magnetic flux in the transformer magnetic circuit is insufficient for efficient power take-off.

Из патентной документации известен также способ выбора величины емкости неполярного конденсатора, в котором предусмотрен источник питания с отбором мощности от фазного провода линии электропередачи высокого напряжения промышленной частоты, причем в устройстве для реализации способа содержится первичный преобразователь, который образован замкнутым магнитопроводом, на котором размещена вторичная обмотка, при этом в центральное отверстие замкнутого магнитопровода пропущен фазный провод, зажимы вторичной обмотки образуют выходные зажимы первичного преобразователя, также устройство имеет преобразователь-регулятор напряжения, к выходным зажимам которого подключена нагрузка, причем устройство снабжено неполярным конденсатором, вторичная обмотка первичного преобразователя выполнена с числом витков W, которое определяется соотношениемFrom the patent documentation there is also known a method for selecting the value of the capacitance of a non-polar capacitor, in which a power source is provided with a power take-off from the phase wire of a high-voltage transmission line of industrial frequency, and the device for implementing the method contains a primary converter, which is formed by a closed magnetic circuit on which the secondary winding is placed while a phase wire is passed into the central hole of the closed magnetic circuit, the terminals of the secondary winding form the output presses the primary device, the device also has a voltage converter-controller, the output terminals to which load is connected, the device is provided with a non-polar capacitor, the secondary winding of the primary device is provided with a number of turns W, which is defined by the relation

Figure 00000003
,
Figure 00000003
,

где U - действующее значение выходного напряжения первичного преобразователя в режиме холостого хода, lср - средняя линия замкнутого магнитопровода, S - поперечное сечение магнитопровода, k - производная линейного участка основной кривой намагничивания материала магнитопровода, I - минимальное значение силы тока в фазном проводе, выходные зажимы вторичной обмотки подключены к входным зажимам преобразователя-регулятора напряжения через последовательно включенный неполярный конденсатор, причем емкость неполярного конденсатора определяет реактивное сопротивление на частоте фазного тока, равное по модулю реактивному сопротивлению вторичной обмотки на основной частоте фазного тока в фазном проводе (RU 2483409 C1, 27.05.2013).where U is the actual value of the output voltage of the primary converter in idle mode, l cp is the middle line of the closed magnetic circuit, S is the cross section of the magnetic circuit, k is the derivative of the linear section of the main magnetization curve of the material of the magnetic circuit, I is the minimum current strength in the phase wire, output the terminals of the secondary winding are connected to the input terminals of the converter-voltage regulator through a series-connected non-polar capacitor, and the capacitance of the non-polar capacitor is determined t reactance at the frequency of the phase current, equal in magnitude to the reactance of the secondary winding at the fundamental frequency of the phase current in the phase wire (RU 2483409 C1, 05.27.2013).

Близким к представленному в данном описании техническому решению является устройство для бесперебойного питания с отбором мощности от тока фазного провода - вторичный источник питания с отбором мощности от тока фазного провода, - содержащий первичный преобразователь, который образован кольцевым магнитопроводом, замкнутым вокруг фазного провода, на котором размещена вторичная обмотка, выходные зажимы которой образуют выходные зажимы первичного преобразователя, выпрямительный диодный мост, сглаживающий конденсатор, преобразователь-стабилизатор напряжения, выполненный по схеме DC-DC конвертора, выходные зажимы DC-DC конвертора подключены к нагрузке источника питания, и аккумуляторную батарею. Данное устройство снабжено неполярным конденсатором, разрядником газовым, стабилизатором напряжения, ограничителем тока, токовым шунтом для контроля тока аккумуляторной батареи, токовым шунтом для контроля тока нагрузки, диодом автоматического подключения аккумуляторной батареи, аналого-цифровым преобразователем контроля напряжения аккумуляторной батареи, аналого-цифровым преобразователем контроля тока аккумуляторной батареи, аналого-цифровым преобразователем контроля напряжения нагрузки, аналого-цифровым преобразователем контроля тока нагрузки, аналого-цифровым преобразователем контроля напряжения сглаживающего конденсатора, при этом вторичная обмотка содержит число витков, соответствующее соотношениюClose to the technical solution presented in this description is an uninterruptible power supply device with power take-off from the phase wire current - a secondary power source with power take-off from the phase wire current, - containing a primary converter, which is formed by an annular magnetic circuit closed around the phase wire on which secondary winding, the output terminals of which form the output terminals of the primary converter, a rectifying diode bridge, a smoothing capacitor, a converter-s voltage tabulator, made according to the DC-DC converter circuit, the output terminals of the DC-DC converter are connected to the load of the power source, and the battery. This device is equipped with a non-polar capacitor, a gas discharger, a voltage stabilizer, a current limiter, a current shunt for monitoring the current of the battery, a current shunt for monitoring the load current, a diode for automatically connecting the battery, an analog-to-digital converter for monitoring the voltage of the battery, and an analog-to-digital converter for monitoring battery current, analog-to-digital converter controlling load voltage, analog-to-digital converter the load current, by an analog-to-digital converter for controlling the voltage of the smoothing capacitor, while the secondary winding contains the number of turns corresponding to the ratio

Figure 00000004
,
Figure 00000004
,

где U - действующее значение выходного напряжения первичного преобразователя в режиме холостого хода, lср - средняя линия кольцевого магнитопровода, S - поперечное сечение кольцевого магнитопровода, k - производная линейного участка основной кривой намагничивания материала кольцевого магнитопровода с размерность

Figure 00000005
, Imin - минимальное значение силы тока в фазном проводе, вторичная обмотка и неполярный конденсатор образуют последовательную цепь, подключенную к входу выпрямительного диодного моста, параллельно зажимам которого включен разрядник газовый, параллельно выходным зажимам выпрямительного диодного моста включен стабилизатор напряжения, один из выходных зажимов выпрямительного диодного моста соединен с входом ограничителя тока, выход которого присоединен к одним концам включенных параллельно входов зарядного устройства, преобразователя-стабилизатора напряжения и сглаживающего конденсатора, второй из выходных зажимов выпрямительного диодного моста присоединен к другим концам включенных параллельно входов зарядного устройства, преобразователя-стабилизатора напряжения и сглаживающего конденсатора, выходной зажим положительного потенциала зарядного устройства присоединен к положительному зажиму аккумуляторной батареи, к которому присоединен и один из зажимов входа аналого-цифрового преобразователя контроля напряжения аккумуляторной батареи и положительный вывод диода автоматического подключения аккумуляторной батареи, другой зажим аналого-цифрового преобразователя контроля напряжения аккумуляторной батареи присоединен к общей точке - массе вторичного источника питания, отрицательный вывод диода автоматического подключения аккумуляторной батареи присоединен к положительному зажиму входа зарядного устройства, отрицательный зажим аккумуляторной батареи через последовательно включенный токовый шунт для контроля тока аккумуляторной батареи присоединен к массе вторичного источника питания, параллельно токовому шунту для контроля тока аккумуляторной батареи подключен вход аналого-цифрового преобразователя контроля тока аккумуляторной батареи, параллельно зажимам сглаживающего конденсатора присоединены зажимы аналого-цифрового преобразователя контроля напряжения сглаживающего конденсатора, выходной зажим преобразователя-стабилизатора напряжения с положительным потенциалом присоединен к первому зажиму нагрузки и к одному из зажимов входа аналого-цифрового преобразователя контроля напряжения нагрузки, другой из зажимов которого присоединен к массе вторичного источника питания, выходной зажим преобразователя-стабилизатора напряжения с отрицательным потенциалом присоединен к концу токового шунта для контроля тока нагрузки, другой конец которого присоединен ко второму зажиму нагрузки и к одному из зажимов входа аналого-цифрового преобразователя контроля тока нагрузки, другой из зажимов которого присоединен к массе вторичного источника питания (RU 2496204 C1, 20.10.2013).where U is the actual value of the output voltage of the primary converter in idle mode, l cf is the middle line of the ring magnetic circuit, S is the cross section of the ring magnetic circuit, k is the derivative of the linear section of the main magnetization curve of the material of the ring magnetic circuit with dimension
Figure 00000005
, I min is the minimum value of the current strength in the phase conductor, the secondary winding and the non-polar capacitor form a series circuit connected to the input of the rectifier diode bridge, the gas discharger is connected in parallel to the terminals of the voltage, a voltage regulator is connected in parallel to the output terminals of the rectifier diode bridge, one of the output terminals of the rectifier the diode bridge is connected to the input of the current limiter, the output of which is connected to one end of the inputs of the charger, converter connected in parallel a voltage stabilizer and a smoothing capacitor, the second of the output terminals of the rectifier diode bridge is connected to the other ends of the inputs of the charger, a converter-voltage stabilizer and a smoothing capacitor connected in parallel, the output terminal of the positive potential of the charger is connected to the positive terminal of the battery, to which one is connected from the input terminals of the analog-to-digital converter for monitoring the battery voltage and positive output d the diode for automatically connecting the battery, another terminal of the analog-to-digital converter for monitoring the voltage of the battery is connected to a common point - the mass of the secondary power source, the negative terminal of the diode for automatically connecting the battery is connected to the positive terminal of the input of the charger, the negative terminal of the battery through a series-connected current a shunt for monitoring the battery current is connected to the mass of the secondary pit source parallel to the current shunt for monitoring the battery current, the input of an analog-to-digital converter for monitoring the battery current is connected, the terminals of the analog-to-digital converter for monitoring the voltage of the smoothing capacitor are connected in parallel to the terminals of the smoothing capacitor, the output terminal of the voltage-stabilizer converter with positive potential is connected to the first load terminal and to one of the input terminals of the analog-to-digital converter for monitoring the load voltage, the other of the terminals of which is connected to the mass of the secondary power source, the output terminal of the negative voltage converter-stabilizer is connected to the end of the current shunt to control the load current, the other end of which is connected to the second load terminal and to one of the input terminals of the analog-to-digital converter of the load current control , the other of the clamps of which is connected to the mass of the secondary power source (RU 2496204 C1, 10.20.2013).

Устройство по патенту RU 2496204 является сравнительно сложным, при этом наличие настроенного в резонанс LC контура в этом устройстве приводит к возникновению резонансных импульсных воздействий тока и напряжения на элементы устройства, включая условия при рабочих номинальных токах в фазном проводе, что требует защиты устройств или повышения номинальных параметров устройств. Поскольку величина максимально возможной отводимой мощности зависит от величины выпрямленного напряжения на полярном конденсаторе, то это снижает эффективность отбора мощности при малых токах в проводе. При этом магнитная вебер-амперная характеристика магнитопровода не линейна, она зависит от множества факторов и может меняться с течением времени, что затрудняет подбор конденсатора для создания режима резонанса. В результате отбор активной мощности снижается относительно расчетной величины, что снижает эффективность работы этих устройств.The device according to the patent RU 2496204 is relatively complex, while the presence of a resonance-tuned LC circuit in this device leads to resonant pulsed current and voltage effects on the device elements, including conditions at operating rated currents in a phase wire, which requires protection of the devices or increase the rated device settings. Since the maximum possible output power depends on the magnitude of the rectified voltage across the polar capacitor, this reduces the efficiency of power take-off at low currents in the wire. Moreover, the magnetic Weber-ampere characteristic of the magnetic circuit is not linear, it depends on many factors and can change over time, which makes it difficult to select a capacitor to create a resonance mode. As a result, the selection of active power is reduced relative to the calculated value, which reduces the efficiency of these devices.

Техническим результатом полезной модели, представленной в данном описании, является повышение эффективности отбираемой активной мощности с возможностью ее регулирования без рассеяния электроэнергии.The technical result of the utility model presented in this description is to increase the efficiency of the selected active power with the possibility of its regulation without power dissipation.

Технический результат получен устройством токового отбора мощности, которое характеризуется тем, что оно содержит магнитопровод с каналом под размещаемый в нем фазный провод, намотанную на магнитопровод вторичную обмотку, к выводам которой параллельно подключены короткозамыкатели, к которым через дроссель подключен управляемый транзисторный преобразователь с выводами постоянного тока, к которым подключен полярный конденсатор и DC-DC преобразователь, при этом выводы DC-DC преобразователя подключены к вводам питания модуля управления, а также к соединенным между собой потребителю мощности и источнику бесперебойного питания, причем управляемый транзисторный преобразователь подключен к модулю управления.The technical result was obtained by a current power take-off device, which is characterized by the fact that it contains a magnetic circuit with a channel for a phase wire placed in it, a secondary winding wound on the magnetic circuit, to the terminals of which short-circuits are connected in parallel, to which a controlled transistor converter with DC terminals is connected via a choke to which a polar capacitor and a DC-DC converter are connected, while the terminals of the DC-DC converter are connected to the power inputs of the control module, and akzhe to interconnect the power consumer and an uninterruptible power supply, wherein the controllable inverter transistor is connected to the control module.

Магнитопровод, вторичная обмотка, короткозамыкатели, управляемый транзисторный преобразователь с дросселем, полярный конденсатор, DC-DC преобразователь, модуль управления, потребитель и источник бесперебойного питания размещены в разъемном корпусе.The magnetic circuit, the secondary winding, short circuits, a controlled transistor converter with a choke, a polar capacitor, a DC-DC converter, a control module, a consumer, and an uninterruptible power supply are located in a detachable case.

Магнитопровод выполнен разрезным из двух соединенных между собой частей. Дроссель включает две обмотки, расположенные на одном сердечнике.The magnetic circuit is made split of two interconnected parts. The inductor includes two windings located on one core.

Такое выполнение устройства путем исключения резонансных контуров обеспечивает токовый отбор мощности без рассеяния электроэнергии на резистивных элементах и без резонансных воздействий тока и напряжения на элементы устройства, что достигается совокупностью признаков устройства, в котором использован управляемый транзисторный преобразователь.This embodiment of the device by eliminating resonant circuits provides a current power take-off without dissipating electricity on resistive elements and without resonant effects of current and voltage on the elements of the device, which is achieved by a set of features of a device in which a controlled transistor converter is used.

Представленное в данном описаний устройство поясняется нижеизложенным описанием и прилагаемыми к нему поясняющими схемами, на которых на фиг. 1 показана функциональная схема устройства токового отбора мощности; на фиг. 2 - схема замещения. При этом на фиг. 1 показаны позициями: 1 - фазный провод с первичным током; 2 - магнитопровод; 3 - вторичная обмотка; 4 - короткозамыкатели для защиты от сверхтоков в первичном фазном проводе; 5 - дроссель; 6 - управляемый транзисторный преобразователь; 7 - полярный конденсатор; 8 - DC-DC преобразователь; 9 - модуль управления; 10 - потребитель тока; 11 - источник бесперебойного питания; 12 - разъемный корпус устройства, состоящий из двух частей.The device presented in this description is illustrated by the description below and the explanatory diagrams attached thereto, in which in FIG. 1 shows a functional diagram of a power take-off device; in FIG. 2 is an equivalent circuit. Moreover, in FIG. 1 are shown by the positions: 1 - phase wire with primary current; 2 - magnetic circuit; 3 - secondary winding; 4 - short circuits for overcurrent protection in the primary phase conductor; 5 - throttle; 6 - controlled transistor converter; 7 - polar capacitor; 8 - DC-DC converter; 9 - control module; 10 - current consumer; 11 - uninterruptible power supply; 12 - detachable housing of the device, consisting of two parts.

Буквенными обозначениями на фиг. 2 показаны:The letters in FIG. 2 are shown:

J - первичный ток;J is the primary current;

I2 - ток вторичной обмотки;I 2 is the current of the secondary winding;

L2 - индуктивность вторичной обмотки;L 2 - inductance of the secondary winding;

R2 - активное сопротивление вторичной обмотки;R 2 - active resistance of the secondary winding;

w2 -число витков вторичной обмотки;w 2 is the number of turns of the secondary winding;

М - взаимная индуктивность первичного провода и вторичной обмотки;M is the mutual inductance of the primary wire and the secondary winding;

Е2 - формируемое управляемым транзисторным преобразователем напряжение.E 2 - voltage generated by a controlled transistor converter.

Фазный провод 1, магнитопровод 2 и вторичная обмотка 3 с числом витков w2, на схеме замещения (фиг. 2) показаны условно источником тока J и двумя катушками индуктивности с взаимной индуктивностью М. Совокупность элементов 4-11, показанные на фиг.1, представляют собой источник ЭДС E2 (фиг. 2).The phase wire 1, the magnetic circuit 2 and the secondary winding 3 with the number of turns w 2 , in the equivalent circuit (Fig. 2) are conventionally shown as a current source J and two inductors with mutual inductance M. The set of elements 4-11 shown in figure 1, represent a source of EMF E 2 (Fig. 2).

Устройство токового отбора мощности (фиг. 1) содержит расположенный на фазном проводе 1 разъемный магнитопровод 2 с каналом под размещаемый в нем фазный провод 1, при этом на магнитопровод 2 намотана вторичная обмотка 3, к выводам которой параллельно подключены короткозамыкатели 4. Магнитопровод 2 выполнен разрезным из двух частей так, как это условно показано на схеме. Устройство содержит дроссель 5, выполненный из сердечника с намотанными на нем двумя обмотками.The current power take-off device (Fig. 1) contains a detachable magnetic circuit 2 located on the phase wire 1 with a channel for the phase wire 1 to be placed in it, while the secondary winding 3 is wound on the magnetic circuit 2, to the terminals of which short-circuits are connected in parallel 4. The magnetic circuit 2 is made split from two parts as it is conventionally shown in the diagram. The device comprises a choke 5 made of a core with two windings wound thereon.

Управляемый транзисторный преобразователь 6 по стороне переменного тока последовательно соединен с дросселем 5, при этом к выводам постоянного тока транзисторного преобразователя подключен полярный конденсатор 7 и DC-DC преобразователь 8. Вторичные выводы DC-DC преобразователя подключены к вводам питания модуля управления 9 и потребителю 10, электрически соединенным с источником 11 бесперебойного питания.The controlled transistor converter 6 on the AC side is connected in series with the inductor 5, while a polar capacitor 7 and a DC-DC converter 8 are connected to the DC terminals of the transistor converter. The secondary terminals of the DC-DC converter are connected to the power inputs of the control module 9 and consumer 10, electrically connected to an uninterruptible power supply 11.

Модуль управления 9 предназначен для формирования сигналов управления транзисторами преобразователя 6. В работе модуль управления 9 регулирует величину амплитуды и фазы напряжения, формируемого управляемым транзисторным преобразователем на вторичной обмотке магнитопровода, что позволяет регулировать ее величину и достичь эффективный отбор мощности.The control module 9 is designed to generate control signals for the transistors of the converter 6. In operation, the control module 9 controls the magnitude of the amplitude and phase of the voltage generated by the controlled transistor converter on the secondary winding of the magnetic circuit, which allows you to adjust its value and achieve effective power take-off.

Указанные элементы 2-11 устройства, в частности, магнитопровод, вторичная обмотка, короткозамыкатели, управляемый транзисторный преобразователь с дросселем, полярный конденсатор, DC-DC преобразователь, модуль управления, потребитель с источником бесперебойного питания размещены в разъемном корпусе 12, состоящем из двух соединенных частей. Части корпуса 12 и части магнитопровода 2 расположены на одной прямой линии разъема устройства. В этой связи механическая часть устройства представляет собой разъемный корпус 12, с разъемными частями которого соединены разъемные части магнитопровода.The indicated elements 2-11 of the device, in particular, the magnetic circuit, the secondary winding, short circuits, a controlled transistor converter with a choke, a polar capacitor, a DC-DC converter, a control module, a consumer with an uninterruptible power supply are placed in a detachable housing 12, which consists of two connected parts . Parts of the housing 12 and parts of the magnetic circuit 2 are located on one straight line of the connector of the device. In this regard, the mechanical part of the device is a detachable housing 12, with detachable parts of which are connected detachable parts of the magnetic circuit.

Каждый элемент, приведенный на схеме (фиг. 1) выбран из стандартных изделий, выпускаемых в широком диапазоне номинальных параметров. Выбор величин параметров элементов определен условиями применения устройства токового отбора мощности.Each element shown in the diagram (Fig. 1) is selected from standard products manufactured in a wide range of nominal parameters. The choice of values of the parameters of the elements is determined by the conditions of use of the current power take-off device.

Работает устройство следующим образом. Располагают фазный провод 1 в канале магнитопровода 2, для чего разводят в стороны части корпуса и части магнитопровда и вводят в канал магнитопровода фазный провод 1 так, как это показано на фиг. 1.The device operates as follows. The phase wire 1 is positioned in the channel of the magnetic circuit 2, for which part of the housing and part of the magnetic circuit are routed to the sides, and the phase wire 1 is inserted into the channel of the magnetic circuit as shown in FIG. one.

В нормальном режиме работы устройства первичный ток фазного провода 1 создает магнитный поток в магнитопроводе 2, который индуцирует переменное напряжение на вторичной обмотке 3 магнитопровода 2, что приводит к появлению тока в контуре: вторичная обмотка 3 - дроссель 5 и управляемый транзисторный преобразователь 6.In the normal mode of operation of the device, the primary current of the phase wire 1 creates a magnetic flux in the magnetic circuit 2, which induces an alternating voltage on the secondary winding 3 of the magnetic circuit 2, which leads to the appearance of current in the circuit: secondary winding 3 - inductor 5 and controlled transistor converter 6.

Модуль управления 9, получая данные измерения напряжения на полярном конденсаторе 7 и тока в дросселе 5, формирует сигналы управления транзисторами управляемого транзисторного преобразователя 6. Последний формирует на своих выводах переменного тока напряжение, необходимое для обеспечения питания потребителя 10 и модуля управления 9, для компенсации потерь мощности в элементах устройства, а также для подзарядки аккумуляторов источника бесперебойного питания 11. При работе устройства дроссель 5 ограничивает ток управляемого транзисторного преобразователя 6 в случае насыщении магнитопровода 2. DC-DC преобразователь 8 преобразует напряжение постоянного тока на полярном конденсаторе 7 в стабилизированное постоянное напряжение другой величины, которое необходимо для работы потребителя 10 и модуля управления 9.The control module 9, receiving the measurement data of the voltage across the polar capacitor 7 and the current in the inductor 5, generates control signals for the transistors of the controlled transistor converter 6. The latter generates the voltage necessary to provide power to the consumer 10 and the control module 9 on its AC terminals to compensate for losses power in the elements of the device, as well as for recharging the batteries of the uninterruptible power supply 11. During operation of the device, the inductor 5 limits the current of the controlled transistor converter 6 in case of saturation of the magnetic circuit 2. DC-DC converter 8 converts the DC voltage on the capacitor 7 in a polar stabilized DC voltage of another quantity which is necessary for the consumer 10 and control unit 9.

При отсутствии тока в фазном проводе 1 отбор мощности невозможен, и питание потребителя 10 осуществляется за счет источника 11 бесперебойного питания. При аварийном кратковременном увеличении первичного тока фазного провода 1 происходит увеличение индуцируемого напряжения на выводах вторичной обмотки 3, что приводит к срабатыванию короткозамыкателей 4 и обеспечивает защиту элементов устройства токового отбора мощности.In the absence of current in the phase conductor 1, power take-off is impossible, and the consumer 10 is supplied from an uninterruptible power supply 11. In the event of an emergency short-term increase in the primary current of the phase wire 1, an increase in the induced voltage occurs at the terminals of the secondary winding 3, which leads to the operation of short-circuits 4 and protects the elements of the current power take-off device.

Устройство токового отбора мощности применимо в заданном диапазоне рабочих первичных токов, при наличии кратковременных аварийных первичных токов, превышающих рабочий диапазон, при первичном токе, равном нулю. Эффективность работы устройства токового отбора определяется возможностью обеспечения питания потребителя при малых токах в фазном проводе.The power take-off device is applicable in a given range of operating primary currents, in the presence of short-term emergency primary currents exceeding the operating range, with a primary current of zero. The efficiency of the current selection device is determined by the ability to provide power to the consumer at low currents in the phase wire.

Устройство обеспечивает максимально возможную отбираемую мощность при заданном токе фазного провода и заданных параметрах магнитопровода. При малом синусоидальном токе частотой 50 Гц в фазном проводе 1 величиной несколько ампер, магнитопровод не насыщен, и для параметров вторичной обмотки справедливо соотношение

Figure 00000006
. Тогда вторичный ток будет равен
Figure 00000007
. Из этого выражения видно, что при заданном действующем значении ЭДС Е2, максимальное значение отбираемой от проводника мощности будет достигаться при равенстве фазы ЭДС и фазы первичного тока. Величина отбираемой мощности будет пропорциональна величине Е2, которая ограничена точкой насыщения магнитопровода. При равенстве фаз Е2 и J и максимально возможной величине E2, не приводящей к насыщению магнитопровода, величина отбираемой активной мощности будет максимальна и равна
Figure 00000008
, где ω - круговая частота напряжения сети, S - сечение магнитопровода, Вm - индукция насыщения магнитопровода. В общем случае при отличии формы тока в проводе от синусоидальной, ЭДС также должна быть несинусоидальной. Изменением величины Е2 можно регулировать величину отбираемой от провода мощности и менять направление передачи энергии.The device provides the maximum possible power taken at a given current of the phase wire and the specified parameters of the magnetic circuit. With a small sinusoidal current with a frequency of 50 Hz in a phase wire 1 of several amperes, the magnetic circuit is not saturated, and for the parameters of the secondary winding the relation
Figure 00000006
. Then the secondary current will be equal
Figure 00000007
. From this expression it is seen that for a given effective value of the EMF E 2 , the maximum value of the power taken from the conductor will be achieved when the phase of the EMF and the phase of the primary current are equal. The magnitude of the power taken will be proportional to the value of E 2 , which is limited by the saturation point of the magnetic circuit. If the phases E 2 and J are equal and the maximum possible value of E 2 does not lead to saturation of the magnetic circuit, the magnitude of the selected active power will be maximum and equal to
Figure 00000008
, where ω is the circular frequency of the mains voltage, S is the cross section of the magnetic circuit, and In m is the saturation induction of the magnetic circuit. In the general case, when the form of the current in the wire differs from the sinusoidal one, the EMF should also be non-sinusoidal. By changing the value of E 2 you can adjust the amount of power taken from the wire and change the direction of energy transfer.

Технический результат - повышение эффективности отбираемой активной мощности с возможностью ее регулирования без рассеяния электроэнергии достигнут устройством, обеспечивающем возможность формирования напряжения на вторичной обмотке, что достигается за счет применения управляемого транзисторного преобразователя и регулирования величины отбираемой мощности. Это позволяет отбирать максимально возможную мощность при заданных параметрах магнитопровода и заданной величине тока фазного провода.EFFECT: increased efficiency of the selected active power with the possibility of its regulation without power dissipation is achieved by the device, which provides the possibility of generating voltage on the secondary winding, which is achieved through the use of a controlled transistor converter and regulation of the amount of power taken. This allows you to select the maximum possible power for the given parameters of the magnetic circuit and the given current value of the phase wire.

Claims (4)

1. Устройство токового отбора мощности, характеризующееся тем, что оно содержит магнитопровод с каналом под размещаемый в нем фазный провод, намотанную на магнитопровод вторичную обмотку, к выводам которой параллельно подключены короткозамыкатели, к которым через дроссель подключен управляемый транзисторный преобразователь с выводами постоянного тока, к которым подключен полярный конденсатор и DC-DC преобразователь, при этом выводы DC-DC преобразователя подключены к вводам питания модуля управления, а также к соединенным между собой потребителю мощности и источнику бесперебойного питания, причем управляемый транзисторный преобразователь подключен к модулю управления.1. A current power take-off device, characterized in that it contains a magnetic circuit with a channel for a phase wire placed therein, a secondary winding wound on the magnetic circuit, to the terminals of which short-circuits are connected in parallel, to which a controlled transistor converter with DC terminals is connected via a choke, to which connects the polar capacitor and the DC-DC converter, while the terminals of the DC-DC converter are connected to the power inputs of the control module, as well as to the interconnected cables Bitel power and uninterruptible power supply, and transistor-controlled inverter is connected to the control module. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что магнитопровод, вторичная обмотка, короткозамыкатели, управляемый транзисторный преобразователь с дросселем, полярный конденсатор, DC-DC преобразователь, модуль управления, потребитель и источник бесперебойного питания размещены в разъемном корпусе.2. The device according to p. 1, characterized in that the magnetic circuit, secondary winding, short circuit, controlled transistor converter with inductor, polar capacitor, DC-DC converter, control module, consumer and uninterruptible power supply are placed in a detachable case. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что магнитопровод выполнен разрезным из двух соединенных между собой частей.3. The device according to p. 1, characterized in that the magnetic circuit is made split of two interconnected parts. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дроссель включает две обмотки, расположенные на одном сердечнике.4. The device according to claim 1, characterized in that the inductor includes two windings located on one core.
RU2017140066U 2017-11-17 2017-11-17 CURRENT POWER TAKE-OFF DEVICE RU179239U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017140066U RU179239U1 (en) 2017-11-17 2017-11-17 CURRENT POWER TAKE-OFF DEVICE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017140066U RU179239U1 (en) 2017-11-17 2017-11-17 CURRENT POWER TAKE-OFF DEVICE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU179239U1 true RU179239U1 (en) 2018-05-07

Family

ID=62105146

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017140066U RU179239U1 (en) 2017-11-17 2017-11-17 CURRENT POWER TAKE-OFF DEVICE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU179239U1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5568036A (en) * 1994-12-02 1996-10-22 Delco Electronics Corp. Contactless battery charging system with high voltage cable
RU120519U1 (en) * 2012-04-27 2012-09-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" SECONDARY POWER SUPPLY WITH POWER TAKE-OFF FROM PHASE WIRE OF HIGH-VOLTAGE INDUSTRIAL FREQUENCY LINE
RU2496204C1 (en) * 2012-05-03 2013-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" Secondary uninterrupted power supply with power takeoff from phase conductor current
RU2558690C2 (en) * 2013-06-26 2015-08-10 Юрий Федорович Королюк Device intended for power takeoff from power transmission line

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5568036A (en) * 1994-12-02 1996-10-22 Delco Electronics Corp. Contactless battery charging system with high voltage cable
RU120519U1 (en) * 2012-04-27 2012-09-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" SECONDARY POWER SUPPLY WITH POWER TAKE-OFF FROM PHASE WIRE OF HIGH-VOLTAGE INDUSTRIAL FREQUENCY LINE
RU2496204C1 (en) * 2012-05-03 2013-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" Secondary uninterrupted power supply with power takeoff from phase conductor current
RU2558690C2 (en) * 2013-06-26 2015-08-10 Юрий Федорович Королюк Device intended for power takeoff from power transmission line

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10998768B2 (en) Resonance converter for wireless charger and method for implementing the same
RU2502170C1 (en) Device for non-contact transfer of electric energy to underwater object (versions)
US11336198B2 (en) System for generating a power output and corresponding use
Abdolkhani et al. Fundamentals of inductively coupled wireless power transfer systems
US11728678B2 (en) Systems and methods for regulating a power draw from an induction power harvester (IPH)
CN109937515B (en) Electromagnetic induction power supply equipment
Boys et al. Pick-up transformer for ICPT applications
CA3174428A1 (en) System for harvesting power from a current transformer
US10965160B2 (en) Method and device for obtaining power intended to supply a consuming appliance from a conductor traversed by an alternating electrical current
KR101925182B1 (en) Inductive Power Supply based on Current Transformer
US9343996B2 (en) Method and system for transmitting voltage and current between a source and a load
RU179239U1 (en) CURRENT POWER TAKE-OFF DEVICE
CN109842183B (en) Induction power taking device of power transmission line and method for obtaining maximum power of induction power taking device
RU2496204C1 (en) Secondary uninterrupted power supply with power takeoff from phase conductor current
RU2414034C1 (en) Secondary power supply with power take-off from phase conductor current
US20190326783A1 (en) Dynamic power harvesting system
CN113193664B (en) Self-adaptive induction power taking device
RU120519U1 (en) SECONDARY POWER SUPPLY WITH POWER TAKE-OFF FROM PHASE WIRE OF HIGH-VOLTAGE INDUSTRIAL FREQUENCY LINE
CN217642881U (en) Energy taking system of high-potential board card
Panchal et al. Short Distance Wireless Power Transfer for Small Devices
Yang et al. Design of a Multiple Current Transformer System with Adaptive Power Control
Istiak et al. Design And Implementation Of Wireless Charging System For Electric Vehicle
Folprecht et al. Portable DC Supply Powered from Battery
SORNAMUHI WIRELESS MOBILE CHARGER USING MAGNETIC INDUCTION
Kim et al. Voltage Transfer Ratio Comparison of Wireless Power Transfer System with Magnetic Path

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20181118