PL57150B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 30.VI.1969 57150 Zle 3J/oi MKP boA* yi0 UKD Wspóltwórcy wynalazku: dr inz. Slawoj Gwiazdowski, prof. dr Marian Lapinski Wlasciciel patentu: Politechnika Warszawska (Katedra Elektrotechniki Teoretycznej „A"), Warszawa (Polska) Szerokopasmowy symetryczny transformator róznicowy o przekladni równej jednosci Celem wynalazku jest szerokopasmowy syme¬ tryczny transformator róznicowy o przekladni rów¬ nej jednosci z trzema uzwojeniami, stosowany w pomiarowym ukladzie róznicowym.Obecna technika pomiarowa wymaga aparatury pomiarowej o mozliwie szerokim pasmie czestotli¬ wosci. Znane stosowane transformatory róznicowe wymagaja korygowania przekladni pomiarowej przy zmianie czestotliwosci pracy na przyklad za pomoca odczepów uzwojen, co uniemozliwia prace impulsowa oraz utrudnia pomiar i zmniejsza jego dokladnosc. Stalosc przekladni pomiarowej tran¬ sformatora zalezy od stosunku szczatkowych para¬ metrów jego uzwojen, który musi sie równac prze¬ kladni zwojowej transformatora lub jej odwrot¬ nosci. Znane "sa szerokopasmowe transformatory o przekladni róznej od jednosci, spelniajace waru¬ nek symetrii magnetycznej. Jednak przy przekladni transformatora róznej od jednosci zjawiska rezo¬ nansowe w uzwojeniach zawezaja pasmo pracy tym bardziej, im bardziej jego przekladnia rózni sie od jednosci. Dlatego transformatory róznicowe o szcze¬ gólnie sz.orokim pasmie pracy, na przyklad od kil¬ kuset herców do kilku megaherców, powinny byc budowane z przekladnia równa jednosci.Aby okreslic cel wynalazku, nalezy przeanalizo¬ wac przyczyny ograniczajace pasmo pracy. W przy¬ padku transformatora róznicowego o przekladni rów¬ nej jednosci impedancja mierzona Zx, impedancja wzorcowa ZN przekladnia zwojowa p12 oraz para- 10 15 metry szczatkowe uzwojen musza spelniac naste¬ pujace zaleznosci: Zx =ZN (a) ni =n2 (b) Ri =R2 (c) Cx =C2 (d) M13 =M23 (e) Li =L2 (O gdzie nx — liczba zwojów uzwojenia obwodu po¬ miarowego, n2 — liczba zwojów uzwojenia obwodu wzorcowego, Rj — opornosc uzwojenia obwodu po¬ miarowego, R2 — opornosc uzwojenia obwodu wzor¬ cowego, Cj — pojemnosc uzwojenia obwodu pomia¬ rowego, C2 — pojemnosc uzwojenia obwodu wzor¬ cowego, M13 — indukcyjnosc wzajemna zwiazana ze strumieniem magnetycznym w powietrzu miedzy uzwojeniem obwodu pomiarowego i uzwojeniem obwodu wskaznika równowagi (generatora), M23 — indukcyjnosc wzajemna zwiazana ze strumieniem magnetycznym w powietrzu miedzy' uzwojeniem obwodu wzorcowego i uzwojeniem obwodu wskaz¬ nika równowagi (generatora), Lj — indukcyjnosc wlasna uzwojenia obwodu pomiarowego zwiazana ze strumieniem magnetycznym przebiegajacym w obrebie wlasnego uzwojenia w powietrzu, L2 — in¬ dukcyjnosc wlasna uzwojenia obwodu wzorcowego zwiazana ze strumieniem magnetycznym przebie¬ gajacym w obrebie wlasnego uzwojenia w powie¬ trzu.Spelnienie warunków (a),-(b), (c), (d), (e) i (f) za- 57 1503 pewnia stan równowagi ukladu róznicowego w sze¬ rokim pasmie czestotliwosci. Jak widac w zalezno¬ sci (a), (b), (c), (d), (e) i (f), wymagana jest calko¬ wita symetria elektryczna i magnetyczna uzwojen obwodu pomiarowego i obwodu wzorcowego wzgle¬ dem uzwojenia obwodu wskaznika równowagi oraz rdzenia. Symetrii takiej nie mozna uzyskac w przy¬ padku warstwowej budowy uzwojenia. W dotych¬ czasowej praktyce dazy sie do skompensowania lub zminimalizowania wplywu parametrów szczatko¬ wych przez zastosowanie uzwojen krazkowych, krazkowo-warstwowych, krazkowych przeplata¬ nych, krazkowo-warstwowych przeplatanych lub przez dwudrutowe (bifilarne) nawiniecie uzwojenia obwodu pomiarowego i wzorcowego.Nawiniecie dwudrutowe powoduje bardzo silne sprzezenie pojemnosciowe miedzy uzwojeniami ob¬ wodu pomiarowego i wzorcowego. Sprzezenie to zmniejsza czulosc ukladu w zakresie duzych cze¬ stotliwosci. Poza tym drobne niedokladnosci nawi¬ niecia powoduja znaczna niesymetrie sprzezenia po¬ jemnosciowego, która powoduje zmiany przekladni transformatora róznicowego w zakresie duzych cze¬ stotliwosci. W przypadku uzwojen przeplatanych skompensowanie wplywu pojemnosci i indukcyjno- sci uzwojen zalezy od dokladnosci wykonania.Wszelka niesymetria budowy jak na przyklad zmiana grubosci lub dlugosci krazka, niejednorod¬ nosc materialu rdzenia ferromagnetycznego, powo¬ duje niesymetrie indukcyjnosci L1? L2, M13 i M23, co z kolei powoduje niestalosc przekladni transfor¬ matora róznicowego w funkcji czestotliwosci. Za¬ stosowanie uzwojen przeplatanych ma na celu zmniejszenie indukcyjnosci rozproszonych w sto¬ sunku do indukcyjnosci glównych transformatora, ale nie eliminuje wplywu indukcyjnosci szczatko¬ wych na stalosc przekladni transformatora w za¬ kresie wielkich czestotliwosci. Zastosowanie rdzeni kubkowych zmniejsza wartosc indukcyjnosci szczat¬ kowych.Celem wynalazku jest usuniecie niesymetrii mag¬ netycznej uzwojen spowodowanej niedokladnoscia wykonania lub niejednorodnoscia rdzenia ferro¬ magnetycznego przez wprowadzenie doswiadczalnej korekcji indukcyjnosci szczatkowych wlasnych i wzajemnych tak, aby byly spelnione zaleznosci okreslone wzorami (e) i (f). Uzwojenia obwodu po¬ miarowego i obwodu wzorcowego powinny byc wy¬ konane kazde oddzielnie, ale mozliwie jak najbar¬ dziej symetrycznie.Powinny miec te sama liczbe zwojów, te sama liczbe warstw, te sama liczbe zwojów w kazdej warstwie, taka sama dlugosc kazdej warstwy, taka sama grubosc przekladek izolacyjnych miedzy war¬ stwami i takie same wymiary. Ponadto uzwojenia powinny byc tak samo zaekranowane i poszczególne warstwy tego samego uzwojenia nie moga byc po¬ ziomo przesuniete wzgledem innych warstw. Ideal¬ nie dokladne zachowanie tych wszystkich warun¬ ków nie jest technicznie mozliwe.W czasie nawijania powstaja drobne róznice po¬ wodujace niesymetrie indukcyjnosci Lx i L2. Oprócz tego niedokladnosc symetrii ustawienia krazków uzwojen obwodu pomiarowego i obwodu wzorcowe¬ go w czasie nawijania wzgledem uzwojenia obwodu 7 150 4 wskaznika równowagi (generatora) powoduje nie¬ symetrie indukcyjnosci wzajemnych M13 i M23. Na niesymetrie indukcyjnosci uzwojen ma wplyw rów¬ niez niejednorodnosc materialu rdzenia, z która na- 5 lezy sie liczyc w przypadku stosowania rdzeni fer¬ rytowych lub proszkowych.Wedlug wynalazku doswiadczalna kompensacje wplywu indukcyjnosci wzajemnych M13 i M23 na stalosc przekladni w funkcji czestotliwosci uzyskuje io sie przez zblizenie lub oddalenie uzwojenia obwodu pomiarowego lub uzwojenia obwodu wzorcowego od denka rdzenia kubkowego lub jarzma rdzenia plaszczowego. Analogicznie przez przesuwanie uzwojen mozna skompensowac wplyw niejednorod- 15 nosci rdzenia ferromagnetycznego. A zatem w celu umozliwienia doswiadczalnej kompensacji wplywu indukcyjnosci szczatkowych na stalosc przekladni transformatora w funkcji czestotliwosci kazde uzwojenie jest wykonane na osobnym karkasie 20 i uzwojenia te mozna przesuwac wzdluz osi uzwo¬ jen i rdzenia.Budowa transformatora wedlug wynalazku jest pokazana na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój pionowy, a fig. 2 pólprzekrój poziomy 25 transformatora z uzwojeniami krazkowymi warst¬ wowymi. Na srodkowa kolumne rdzenia plaszczo¬ wego lub kubkowego transformatora 4 jest nalozo¬ ny karkas 7 z uzwojeniem warstwowym 3 obwodu wskaznika równowagi (generatora). Miedzy karka- 30 sem 7 a rdzeniem 4 jest luz umozliwiajacy przesu¬ wanie uzwojenia 3 obwodu wskaznika równowagi (generatora) wzdluz osi symetrii kolumny rdzenia.Uzwojenia obwodu pomiarowego 1 i obwodu wzorcowego 2 sa wykonane identycznie jako kraz- 35 kowe i nawiniete na dwóch identycznych osobnych karkasach 5 i 6, nalozonych na uzwojenie 3 obwodu wskaznika równowagi, przy czym dlugosc uzwojen 1 i 2 jest w przyblizeniu równa polowie dlugosci uzwojenia 3. Karkasy 5 i 6 sa nalozone z dwóch 40 stron na uzwojenie 3 obwodu wskaznika równo¬ wagi. Miedzy karkasami 5 i 6 a uzwojeniem 3 wy¬ stepuje luz umozliwiajacy przesuwanie uzwojen 1 i 2 wzdluz osi symetrii transformatora w celu skom¬ pensowania niedokladnosci technologicznych wyko- 45 nania uzwojen.Wprawdzie uzwojenia symetryczne krazkowo- -warstwowe, jak równiez rdzenie typu plaszczo¬ wego i kubkowego sa znane i stosowane od daw¬ na w budowie transformatorów róznicowych o prze- 50 kladni równej jednosci, to jednak wykonanie tych uzwojen jako przesuwalnych wzdluz osi pozwala skompensowac niedokladnosci zachowania symetrii przy wykonywaniu uzwojen, jak równiez pozwala skompensowac wplyw niejednorodnosci materialu rdzenia na stalosc przekladni transformatora róz¬ nicowego w funkcji czestotliwosci.Dzieki temu uzyskuje sie nowe wlasnosci uzytko¬ we ukladu róznicowego o przekladni równej jed¬ nosci, a mianowicie: rozszerza sie pasmo pracy ukladu róznicowego, upraszcza sie pomiar i skraca czas pomiaru, gdyz skompensowany transformator róznicowy nie wymaga korekcji przekladni, zwiek¬ sza sie dokladnosc pomiaru, uzyskuje sie moznosc zastosowania ukladu róznicowego przy pomiarach B5 impulsowych w zakresie wielkich czestotliwosci.57 150 PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Szerokopasmowy symetryczny transformator róz¬ nicowy o przekladni równej jednosci z trzema uzwojeniami znamienny tym, ze posiada uzwojenia krazkowo-warstwowe nawiniete na osobnych kar¬ kasach tak, ze identyczne uzwojenia obwodu po¬ miarowego (1) i obwodu wzorcowego (2) wraz z kar¬ kasami (5) i (6) sa nalozone przesuwnie na uzwoje¬ nie (3) obwodu wskaznika równowagi (generatora), a uzwojenie (3) obwodu wskaznika równowagi (ge¬ neratora) wraz z karkasem (7) jest nalozone prze¬ suwnie na rdzen (4), na przyklad poosiowo o od¬ cinki pozwalajace na doswiadczalne skompensowa¬ nie wplywu niedokladnosci budowy uzwojen pow¬ stajacych w czasie produkcji i niejednorodnosci materialu rdzenia na stalosc przekladni pomiarowej transformatora róznicowego w funkcji czestotli¬ wosci. L PL