PL185514B1

PL185514B1 - Combination transformer

Info

Publication number: PL185514B1
Application number: PL98324941A
Authority: PL
Inventors: Mariusz A. Luto
Original assignee: Abb Sp Zoo
Priority date: 1998-02-20
Filing date: 1998-02-20
Publication date: 2003-05-30
Also published as: PL324941A1

Abstract

Zespół przekładnika, stanowiący tak zwany przekładnik kombinowany, w postaci zespołu prądowo-napięciowo-ogranicznikowego, stanowiącego indukcyjny przekładnik prądowy, indukcyjny przekładnik napięciowy oraz ogranicznik przepięć, znamienny tym, że ma umieszczony w górnej części kompletny indukcyjny przekładnik prądowy (1), wyposażony w co najmniej jeden toroidalny rdzeń (2), a w dolnej części znajduje się kompletny indukcyjny przekładnik napięciowy (10), zasilany poprzez dzielnik rezystancyjny (5), wykonany w postaci rury prostopadłej do osi rdzeni (2) i poprzez kondensator separujący (8), wykonany w postaci rury będącej przedłużeniem dzielnika rezystancyjnego (5), przy czym uzwojenie pierwotne i wtórne indukcyjnego przekładnika napięciowego (10) są nawinięte na rdzeń (11), którego oś jest prostopadła do osi toroidalnych rdzeni (2).The transformer unit, the so-called combined transformer, in the form of an assembly current-voltage-limiter, constituting an inductive current transformer, inductive voltage transformer and limiter overvoltage, characterized in that it has complete induction in the upper part current transformer (1), equipped at least one toroidal core (2), and the bottom part is complete induction voltage transformer (10), energized through the resistive divider (5), made in the form of a pipe perpendicular to the axis of the cores (2) and through a separation capacitor (8), made in the form of a pipe that is an extension of the divider resistance (5), with the winding primary and secondary inductive transformer voltage (10) are wound on the core (11), whose axis is perpendicular to the toroidal axis cores (2).

Description

Przedmiotem wynalazku jest zespół przekładnika, tak zwany przekładnik kombinowany, utworzony jako zespół prądowo-napięciowo-ogranicznikowy, przeznaczony do stosowania w układach elektromagnetycznej automatyki zabezpieczeniowej oraz w układach pomiarowych, składający się z indukcyjnego przekładnika prądowego, indukcyjnego przekładnika napięciowego oraz ogranicznika przepięć umieszczonych w jednej obudowie.The subject of the invention is a transformer unit, the so-called combined transformer, formed as a current-voltage-limiter unit, intended for use in electromagnetic protection automation systems and in measurement systems, consisting of an inductive current transformer, an inductive voltage transformer and a surge arrester placed in one housing. .

Znane są tzw. przekładniki kombinowane, stanowiące indukcyjny przekładnik prądowy i indukcyjny przekładnik napięciowy, jednakże dotychczasowe konstrukcje tych przekładników stanowią zespoły złożone z poszczególnych indukcyjnych członów prądowych i napięciowych, które same nie stanowią kompletnych przekładników, a jedynie poszczególne elementy odrębnych przekładników, i są one umieszczone rozdzielnie w górnej i dolnej części zespołu przekładnika bądź zgrupowane są tylko w górnej części przekładnika.The so-called combined transformers, constituting an inductive current transformer and an inductive voltage transformer, however, the current designs of these transformers are assemblies consisting of individual inductive current and voltage elements, which themselves do not constitute complete transformers, but only individual elements of separate transformers, and they are placed separately in the upper and the lower part of the transformer unit or are grouped only in the upper part of the transformer.

Istnieją także takie rozwiązania, w których członami napięciowymi są dzielniki pojemnościowe lub rezystancyjne bez części indukcyjnej, zaś jako człon prądowy jest wykorzystywana cewka Rogowskiego albo transduktory. Znane są także ograniczniki przepięć stosowane w układach pomiarowych.There are also solutions in which the voltage members are capacitive or resistance dividers without an inductive part, and a Rogowski coil or transducers are used as the current component. There are also known surge arresters used in measuring systems.

W szczególności z polskiego opisu patentowego 174 202 jest znany przekładnik prądowo-napięciowy, który na rdzeniu ferromagnetycznym ma osadzony karkas przewodzący z uzwojeniem pierwotnym i karkas izolacyjny z uzwojeniem wyjściowym, przy czym karkasIn particular, the Polish patent specification 174 202 describes a current-voltage transformer which has a conductive carcass with the primary winding embedded on the ferromagnetic core and an insulating carcass with the output winding, the carcass being

185 514 przewodzący z uzwojeniem pierwotnym stanowi uzwojenie wtórne przekładnika. Przekładnik ten zamienia sygnał prądowy na sygnał napięciowy, a w swojej istocie nie realizuje funkcji przemiany oddzielnie sygnału prądowego na sygnał prądowy oraz sygnału napięciowego na sygnał napięciowy, nie realizuje też funkcji ograniczania przepięć.185 514 conductive with the primary winding is the secondary winding of the transformer. This transformer converts the current signal into a voltage signal, and in fact it does not perform the function of separately converting the current signal into a current signal and a voltage signal into a voltage signal, nor does it perform the function of limiting overvoltages.

Znane jest także, np. z amerykańskiego opisu patentowego US 2079071, urządzenie, które stanowi połączenie transformatora prądowego z kondensatorem pomiarowym. Urządzenie to, przeznaczone do pracy jako przystawka pomiarowa linii wysokiego napięcia składa się zjednostopniowego transformatora prądowego i szeregu otaczających go koncentrycznie elementów kondensatorowych, umieszczonych pomiędzy linią wysokiego napięcia i uziemieniem. Rozwiązanie zawiera jedynie dzielnik pojemnościowy bez indukcyjnego przekładnika napięciowego.It is also known, e.g. from the US patent specification US 2079071, a device which combines a current transformer with a measuring capacitor. This device, intended to operate as a high-voltage line tester, consists of a single-stage current transformer and a series of concentrically surrounding capacitor elements, located between the high-voltage line and ground. The solution includes only a capacitive divider without an inductive voltage transformer.

Zespół przekładnika, tak zwany przekładnik kombinowany, ma postać zespołu prądowo-napięciowo-ogranicznikowego i stanowi jednocześnie indukcyjny przekładnik prądowy, indukcyjny przekładnik napięciowy oraz ogranicznik przepięć, a zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że w górnej części zespołu przekładnika jest umieszczony kompletny indukcyjny przekładnik prądowy, wyposażony w co najmniej jeden toroidalny rdzeń, w dolnej części zespołu przekładnika znajduje się kompletny indukcyjny przekładnik napięciowy. Indukcyjny przekładnik napięciowy jest zasilany poprzez wykonany w postaci rury prostopadłej do osi toroidalnych rdzeni napięciowy dzielnik rezystancyjny i poprzez kondensator separujący w postaci rury, która jest przedłużeniem dzielnika rezystancyjnego, przy czym uzwojenie pierwotne i wtórne indukcyjnego przekładnika napięciowego są nawinięte na rdzeń o osi prostopadłej do osi toroidalnych rdzeni.The transformer unit, the so-called combined transformer, takes the form of a current-voltage-limiter unit and is simultaneously an inductive current transformer, an inductive voltage transformer and an overvoltage limiter, and according to the invention it is characterized in that the complete inductive current transformer is arranged in the upper part of the transformer unit. provided with at least one toroidal core, a complete inductive voltage transformer is provided at the bottom of the transformer assembly. The inductive voltage transformer is supplied through a voltage resistance divider made in the form of a tube perpendicular to the axis of the toroidal cores and through a separating capacitor in the form of a tube, which is an extension of the resistive divider, the primary and secondary windings of the inductive voltage transformer are wound on a core with an axis perpendicular to the axis toroidal cores.

Przekładnik według wynalazku korzystnie charakteryzuje się ponadto tym, że wewnątrz rury utworzonej przez dzielnik rezystancyjny napięcia i kondensator separujący jest umieszczony ogranicznik przepięć wykonany w postaci walca. Ogranicznik przepięć, w zalecanym wykonaniu posiada odczep z wyprowadzonym na zewnątrz zaciskiem.The transformer according to the invention is preferably further characterized in that an overvoltage limiter in the form of a cylinder is arranged inside the tube formed by the voltage resistive divider and the separating capacitor. The surge arrester in the recommended version has a tapping with a terminal led outside.

Korzystnie uzwojenie pierwotne i uzwojenie wtórne indukcyjnego przekładnika napięciowego są nawinięte na środkową kolumnę trójkolumnowego rdzenia.Preferably, the primary winding and the secondary winding of the inductive voltage transformer are wound around the center column of the three-column core.

W zalecanym wykonaniu uzwojenia pierwotne i wtórne indukcyjnego przekładnika napięciowego są nawinięte na środkową kolumnę trójkolumnowego rdzenia, korzystnie na jedną z kolumn prostokątnego rdzenia.In a preferred embodiment, the primary and secondary windings of the inductive voltage transformer are wound on the center column of the three-column core, preferably one of the columns of the rectangular core.

Ponadto, w korzystnym wykonaniu, rezystancja uzwojenia pierwotnego przekładnika napięciowego jest od strony uziemienia równa wartości rezystancji dzielnika rezystancyjnego, zaś uzwojenie pierwotne tego przekładnika jest bezpośrednio przyłączone do dzielnika rezystancyjnego.Moreover, in a preferred embodiment, the resistance of the primary winding of the voltage transformer is equal to the resistance value of the resistance divider on the ground side, and the primary winding of the voltage transformer is directly connected to the resistance divider.

Zespół przekładnika, stanowiący przekładnik kombinowany według wynalazku, w porównaniu ze znanymi ze stanu techniki rozwiązaniami tego typu przekładników, odznacza się istotnymi korzystnymi cechami konstrukcyjnymi i eksploatacyjnymi.The transformer unit, constituting the combined transformer according to the invention, in comparison with the solutions of this type of transformers known from the state of the art, is characterized by significant advantageous design and operation features.

Dzięki zastosowaniu dzielnika rezystancyjnego obniżającego napięcie pierwotne do poziomu niskiego napięcia część indukcyjna jest wykonana jako indukcyjny przekładnik napięciowy na niższe napięcia, co eliminuje potrzebę wytwarzania kosztownej i trudnej w realizacji izolacji tego przekładnika.By using a resistive divider that reduces the primary voltage to a low voltage level, the inductive part is made as an inductive voltage transformer for lower voltages, which eliminates the need for expensive and difficult to implement insulation of this transformer.

W skutek zastosowania części indukcyjnej połączonej z dzielnikiem rezystancyjnym otrzymuje się separację galwaniczną od sieci wysokiego napięcia, niemożliwą do uzyskania w przypadku stosowania samego dzielnika rezystancyjnego.As a result of the use of an inductive part connected with a resistive divider, a galvanic separation from the high voltage network is obtained, which is impossible to obtain with the use of the resistive divider alone.

W następstwie natomiast użycia odczepu w ograniczniku przepięć uzyskuje się możliwość przeprowadzania pomiarów napięcia w trakcie zadziałania ogranicznika.As a result of using a tap in the surge arrester, it is possible to carry out voltage measurements while the surge arrester is activated.

Zespół przekładnika w postaci przekładnika kombinowanego według wynalazku jest bliżej objaśniony na podstawie przykładów jego wykonania pokazanych na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia półprzekrój-półwidok przekładnika kombinowanego w przykładzie wykonania z indukcyjnym przekładnikiem napięciowym zawierającym toroidalny rdzeń, fig. 2 - przekładnik kombinowany w drugim przykładzie jego wykonania, fig. 3 - pokazuje sposób nawinięcia uzwojeń indukcyjnego przekładnika napięciowego na rdzeń trójkolumnowy przekładnika kombinowanego według drugiego przykładu wykonania tego przekładnika,The set of a transformer in the form of a combined transformer according to the invention is explained in more detail on the basis of its embodiments shown in the drawing, in which Fig. 1 shows a half-section-half view of a combined transformer in an embodiment with an inductive voltage transformer containing a toroidal core, Fig. 2 - combined transformer in the second 3 - shows the method of winding the windings of the inductive voltage transformer on the three-column core of the combined transformer according to the second embodiment of this transformer,

185 514 fig. 4 - przedstawia przekładnik kombinowany, w którym uzwojenia indukcyjnego przekładnika napięciowego są nawinięte na rdzeniu prostokątnym, a na fig. 5 jest uwidoczniony schemat elektryczny przekładnika kombinowanego według wynalazku. 'Fig. 4 shows a combined transformer in which the windings of the inductive voltage transformer are wound on a rectangular core, and Fig. 5 shows the electrical diagram of a combined transformer according to the invention. '

Zespół przekładnika, tworzącego przekładnik kombinowany według zgodnego z wynalazkiem pierwszego przykładu jego wykonania w górnej części posiada indukcyjny przekładnik prądowy 1 wyposażony w trzy toroidalne rdzenie 2 wokół uzwojenia pierwotnego z zaciskiem 3. Wewnątrz cylindrycznej osłony izolacyjnej 4, umieszczonej poniżej przekładnika prądowego 1 jest ulokowany dzielnik rezystancyjny 5 napięcia, wykonany w postaci rury.The transformer unit, forming the combined transformer according to the first embodiment according to the invention, has an inductive current transformer 1 in its upper part provided with three toroidal cores 2 around the primary winding with a terminal 3. A resistance divider is located inside the cylindrical insulating cover 4 below the current transformer 1. 5 voltage, made in the form of a pipe.

Pomiędzy cylindryczną osłoną izolacyjną 4, a dzielnikiem rezystancyjnym 5 znajduje się konstrukcja nośna 6. Poniżej dzielnika rezystancyjnego 5 jest umieszczony kondensator separujący 8, który stanowi przedłużenie dzielnika rezystancyjnego 5. Wewnątrz rury, utworzonej przez dzielnik rezystancyjny 5 i kondensator separujący 8 jest ulokowany ogranicznik przepięć 7, wykonany w postaci walca.Between the cylindrical insulating sheath 4 and the resistive divider 5 there is a supporting structure 6. Below the resistive divider 5 there is a separating capacitor 8, which is an extension of the resistive divider 5. Inside the tube formed by the resistive divider 5 and the separating capacitor 8 there is a surge arrester 7 , made in the form of a cylinder.

W dolnej części zespołu przekładnika tworzącego przekładnik kombinowany, w obudowie 9 jest zamontowany indukcyjny przekładnik napięciowy 10, którego uzwojenia pierwotne i wtórne są nawinięte na rdzeń 11 o kształcie toroidalnego pierścienia, którego oś jest prostopadła do osi toroidalnych rdzeni 2 indukcyjnego przekładnika prądowego 1.In the lower part of the transformer unit forming the combined transformer, an inductive voltage transformer 10 is mounted in the housing 9, the primary and secondary windings of which are wound on a core 11 having the shape of a toroidal ring, the axis of which is perpendicular to the axis of the toroidal cores 2 of the inductive current transformer 1.

Zespół przekładnika, tworzącego przekładnik kombinowany według zgodnego z wynalazkiem drugiego przykładu jego wykonania, przedstawiony na fig. 2 i 3, ma konstrukcję indukcyjnego przekładnika prądowego 1 i części zawartej wewnątrz cylindrycznej osłony izolacyjnej 4, taką samą jak opisano w pierwszym przykładzie wykonania. Natomiast w dolnej części zespołu tak zrealizowanego przekładnika kombinowanego znajduje się indukcyjny przekładnik napięciowy 10, którego uzwojenia pierwotne 12 i wtórne 13 są nawinięte na środkową kolumnę trójkolumnowego rdzenia 14.The transformer unit forming the combined transformer according to the invention of the second embodiment thereof, shown in Figs. 2 and 3, has the structure of the inductive current transformer 1 and the part contained within the cylindrical insulating shell 4, the same as that described in the first embodiment. On the other hand, in the lower part of the assembly of the combined transformer thus realized there is an inductive voltage transformer 10, the primary 12 and secondary windings of which 13 are wound on the central column of the three-column core 14.

Zespół przekładnika, tworzącego przekładnik kombinowany według wynalazku, zgodnie z trzecim przykładem jego wykonania , przedstawionym na fig. 4 ma budowę indukcyjnego przekładnika prądowego 1 i części zawartej wewnątrz cylindrycznej osłony izolacyjnej, taką samą, jak opisano w pierwszym przykładzie wykonania, natomiast w dolnej części zespołu takiego przekładnika kombinowanego znajduje się indukcyjny przekładnik napięciowy 10. Jego uzwojenia: pierwotne 16 i wtórne 17 są nawinięte na jedną z kolumn prostokątnego rdzenia 18.The transformer unit forming the combined transformer according to the invention, according to the third embodiment shown in Fig. 4, has the structure of the inductive current transformer 1 and the part contained within the cylindrical insulating shell, the same as described in the first embodiment, while in the lower part of the unit of such a combined transformer there is an inductive voltage transformer 10. Its primary 16 and secondary 17 windings are wound on one of the columns of the rectangular core 18.

Zespół przekładnika, tworzący tak zwany przekładnik kombinowany, wykonany zgodnie z każdym z przykładów wykonania wynalazku ma tak nawinięte uzwojenie pierwotne przekładnika napięciowego 10, aby jego rezystancja od strony uziemienia była równa wartości rezystancji dzielnika rezystancyjnego 5, przy czym uzwojenie pierwotne jest bezpośrednio, to jest z pominięciem kondensatora separującego 8, przyłączone do tego dzielnika rezystancyjnego 5.The transformer assembly, forming the so-called combined transformer, made according to each embodiment of the invention has the primary winding of the voltage transformer 10 wound such that its resistance on the ground side is equal to the resistance of the resistance divider 5, the primary winding being directly, i.e. bypassing the separation capacitor 8, connected to this resistive divider 5.

185 514185 514

Fig. 4Fig. 4

185 514185 514

Fig. 5Fig. 5

185 514185 514

Fig. 1Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz Cena 2,00 zł.Publishing Department of the UP RP. Circulation 60 copies Price PLN 2.00.

Claims

Patent claims

1.Transformer unit, constituting the so-called combined transformer, in the form of a current-voltage-limiter unit, constituting an inductive current transformer, an inductive voltage transformer and an overvoltage limiter, characterized in that it has a complete inductive current transformer (1) placed in its upper part, equipped with at least one toroidal core (2), and in the lower part there is a complete inductive voltage transformer (10), powered by a resistance divider (5), made in the form of a tube perpendicular to the core axis (2) and through a separating capacitor (8), made in the form of a pipe being an extension of the resistive divider (5), with the primary and secondary windings of the inductive voltage transformer (10) wound on the core (11), the axis of which is perpendicular to the axis of the toroidal cores (2).

2. Transformer unit, claim A surge arrester (7) in the form of a cylinder is arranged inside the tube formed by the voltage resistive divider (5) and the separating capacitor (8).

3. Transformer unit according to claim A device according to claim 2, characterized in that the surge arrester (7) has a tap with a clamp led out to the outside.

4. Transformer unit according to claim A method as claimed in any one of the preceding claims, characterized in that the primary winding (12) and the secondary winding (13) of the inductive voltage transformer (10) are wound around the central column of the three-column core (14).

5. Transformer unit according to claim A method as claimed in claim 1, 2 or 3, characterized in that the primary winding (16) and the secondary winding (17) of the inductive voltage transformer (10) are wound on one of the columns of the rectangular core (18).

6. Transformer unit according to claim 1, 2, or 3, characterized in that the resistance of the primary winding of the voltage transformer (10) is equal to the resistance value of the resistance divider (5) on the ground side, and the primary winding is connected to this divider directly bypassing the separating capacitor (8) resistance (5).