RU158733U1

RU158733U1 - CASCADE ANTI-RESONANCE VOLTAGE TRANSFORMER

Info

Publication number: RU158733U1
Application number: RU2015122852/02U
Authority: RU
Inventors: Владимир Дмитриевич Лебедев; Сергей Петрович Федотов; Андрей Анатольевич Яблоков
Priority date: 2015-06-15
Filing date: 2015-06-15
Publication date: 2016-01-20

Abstract

Каскадный антирезонансный трансформатор напряжения, содержащий магнитопроводы, выполненные в виде разомкнутых магнитных сердечников, установленных соосно вертикально, каждый сердечник образует каскад из двух секций внутренней связующей обмотки, соединенных встречно-последовательно, и из двух секций многослойной высоковольтной первичной обмотки с выводами, соединенных последовательно, намотанной поверх внутренней связующей обмотки, при этом каскады соединяют секции внешней связующей обмотки, размещенные на двух соседних сердечниках поверх многослойной высоковольтной первичной обмотки и соединенные встречно-последовательно, и две вторичные обмотки с выводами, намотанные последовательно поверх нижней секции многослойной высоковольтной первичной обмотки нижнего сердечника, причем с торцов трансформатора установлены шунтирующие элементы в виде двух коаксиальных цилиндрических колец из ферромагнитного материала, отличающийся тем, что он снабжен двумя дополнительными вторичными обмотками с выводами, намотанными поверх вторичных обмоток нижней секции многослойной высоковольтной первичной обмотки нижнего сердечника, причем вторичные обмотки попарно объединены в две группы, в которых они соединены параллельно, при этом к одной из обмоток каждой группы подключен резистор.A cascade antiresonant voltage transformer containing magnetic cores made in the form of open magnetic cores mounted coaxially vertically, each core forms a cascade of two sections of the internal connecting winding connected in opposite series, and of two sections of a multilayer high-voltage primary winding with leads connected in series wound on top of the inner binder winding, with cascades connecting sections of the outer binder winding placed on two adjacent cardiac kakh over the multilayer high-voltage primary winding and connected in opposite series, and two secondary windings with leads wound sequentially over the lower section of the multilayer high-voltage primary winding of the lower core, and from the ends of the transformer shunt elements are installed in the form of two coaxial cylindrical rings of ferromagnetic material, characterized in that it is equipped with two additional secondary windings with leads wound on top of the secondary windings of the lower section Leuna high voltage primary winding of the lower core, the secondary winding pairs are combined into two groups in which they are connected in parallel, wherein one of each group of windings connected resistor.

Description

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для производства высоковольтных антирезонансных измерительных трансформаторов напряжения.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used for the production of high-voltage antiresonant measuring voltage transformers.

Известны каскадные трансформаторы напряжения серии НКФ (Дымков A.M. Трансформаторы напряжения, М. - Л.: Госэнергоиздат, 1963. - С. 81-98), состоящие из одного, двух, трех или четырех блоков в зависимости от класса напряжения, в каждом блоке обмотка высокого напряжения разделена на две одинаковые последовательно соединенные секции, располагающиеся на противоположных стержнях двухстержневого магнитопровода, в каждом каскаде намотаны выравнивающие обмотки, соединенные встречно-параллельно, связующие обмотки также соединены встречно-параллельно и намотаны на всех каскадах кроме верхнего и нижнего.Known cascade voltage transformers of the NKF series (Dymkov AM Voltage transformers, M. - L .: Gosenergoizdat, 1963. - P. 81-98), consisting of one, two, three or four blocks depending on the voltage class, in each block a winding high voltage is divided into two identical series-connected sections located on opposite rods of a two-core magnetic circuit, leveling windings connected in opposite parallel are wound in each cascade, connecting windings are also connected in opposite parallel and wound on all cascades except the upper and lower.

Недостатком трансформаторов такой конструкции является невозможность выполнения коррекции угловой погрешности.The disadvantage of transformers of this design is the inability to perform the correction of the angular error.

Известен каскадный антирезонансный трансформатор напряжения (Патент на полезную модель РФ №146922, МПК H01F 38/16, 2014 г.), принятый за прототип, содержащий магнитопроводы, выполненные в виде разомкнутых магнитных сердечников, на которых размещены секции многослойной высоковольтной первичной обмотки с выводами, соединенные последовательно; секции внутренних связующих обмоток, намотанные на сердечники под многослойной высоковольтной первичной обмоткой, соединенные встречно-последовательно; секции внешних связующих обмоток, намотанные поверх многослойной высоковольтной первичной обмотки, соединенные встречно-последовательно; две вторичные обмотки с выводами; сердечники установлены соосно вертикально, каждый сердечник образует каскад из двух секций внутренней связующей обмотки и из двух секций высоковольтной первичной обмотки, каскады соединяют секции внешней связующей обмотки, размещенные на двух соседних сердечниках, а вторичные обмотки намотаны последовательно поверх нижней секции высоковольтной первичной обмотки нижнего сердечника, при этом с торцов трансформатора установлены шунтирующие элементы в виде двух коаксиальных цилиндрических колец из ферромагнитного материала.Known cascade antiresonant voltage transformer (Patent for a utility model of the Russian Federation No. 146922, IPC H01F 38/16, 2014), adopted as a prototype, containing magnetic cores made in the form of open magnetic cores on which sections of a multilayer high-voltage primary winding with leads are placed, connected in series; sections of the internal connecting windings wound on the cores under the multilayer high-voltage primary winding, connected in opposite series; sections of external connecting windings wound on top of a multilayer high-voltage primary winding connected in counter-series; two secondary windings with leads; the cores are mounted coaxially vertically, each core forms a cascade of two sections of the inner connecting winding and of two sections of the high-voltage primary winding, cascades connect the sections of the external connecting winding located on two adjacent cores, and the secondary windings are wound sequentially over the lower section of the high-voltage primary winding of the lower core, at the same time, shunt elements are installed from the ends of the transformer in the form of two coaxial cylindrical rings of ferromagnetic material.

Недостатком указанного трансформатора является невозможность выполнения коррекции угловой погрешности.The disadvantage of this transformer is the inability to perform the correction of the angular error.

Технический результат заключается в повышении точности измерения напряжения путем обеспечения возможности коррекции угловой погрешности измерительного трансформатора напряжения.The technical result consists in increasing the accuracy of voltage measurement by providing the ability to correct the angular error of the voltage measuring transformer.

Технический результат достигается тем, что каскадный антирезонансный трансформатор напряжения, содержащий магнитопроводы, выполненные в виде разомкнутых магнитных сердечников, установленных соосно вертикально, каждый сердечник образует каскад из двух секций внутренней связующей обмотки, соединенных встречно-последовательно, и из двух секций многослойной высоковольтной первичной обмотки с выводами, соединенных последовательно, намотанной поверх внутренней связующей обмотки, каскады соединяют секции внешней связующей обмотки, размещенные на двух соседних сердечниках поверх многослойной высоковольтной первичной обмотки, соединенные встречно-последовательно, две вторичные обмотки с выводами, намотаны последовательно поверх нижней секции многослойной высоковольтной первичной обмотки нижнего сердечника, с торцов трансформатора установлены шунтирующие элементы в виде двух коаксиальных цилиндрических колец из ферромагнитного материала, содержит две дополнительные вторичные обмотки с выводами, намотанные поверх вторичных обмоток нижней секции многослойной высоковольтной первичной обмотки нижнего сердечника, причем вторичные обмотки попарно объединены в две группы, в которых они соединены параллельно, к одной из обмоток каждой группы подключен резистор.The technical result is achieved in that a cascade antiresonant voltage transformer containing magnetic cores made in the form of open magnetic cores mounted coaxially vertically, each core forms a cascade of two sections of the internal connecting winding connected in opposite series, and of two sections of a multilayer high-voltage primary winding with leads connected in series, wound on top of the inner connecting winding, cascades connect sections of the outer connecting winding, times Clad on two adjacent cores over a multilayer high-voltage primary winding, connected in opposite series, two secondary windings with leads wound sequentially over the lower section of the multilayer high-voltage primary winding of the lower core, shunt elements are installed from the ends of the transformer in the form of two coaxial cylindrical rings of ferromagnetic material, contains two additional secondary windings with leads wound on top of the secondary windings of the lower section of the multilayer okovoltnoy lower primary winding core, the secondary winding pairs are combined into two groups in which they are connected in parallel to one of the windings of each group connected resistor.

На фиг. 1 изображен каскадный антирезонансный трансформатор напряжения. На фиг. 2 изображена электрическая схема каскадного антирезонансного трансформатора напряжения.In FIG. 1 shows a cascade anti-resonant voltage transformer. In FIG. 2 shows an electrical diagram of a cascade antiresonant voltage transformer.

На фиг. 1, 2 использованы следующие обозначения: разомкнутые магнитные сердечники 1, многослойная высоковольтная первичная обмотка 2, внутренняя связующая обмотка 3, внешняя связующая обмотка 4, вторичная обмотка С1-5, вторичная обмотка С2-6, резистор - 7, дополнительная вторичная обмотка С3-8, дополнительная вторичная обмотка С4-9, шунтирующие элементы - 10.In FIG. 1, 2, the following notation is used: open magnetic cores 1, multilayer high-voltage primary winding 2, internal bonding winding 3, external bonding winding 4, secondary winding C1-5, secondary winding C2-6, resistor-7, additional secondary winding C3-8 , additional secondary winding C4-9, shunt elements - 10.

Каскадный антирезонансный трансформатор напряжения содержит магнитопроводы, выполненные в виде разомкнутых магнитных сердечников 1, установленных соосно вертикально. Каждый разомкнутый магнитный сердечник 1 образует каскад из двух секций внутренней связующей обмотки 3 и из двух секций многослойной высоковольтной первичной обмотки 1 с выводами, намотанной поверх внутренней связующей обмотки. Секции внутренней связующей обмотки 3 соединены встречно-последовательно. Секции многослойной высоковольтной первичной обмотки 1 с выводами, соединены последовательно. Каскады соединяют секции внешней связующей обмотки 4, размещенные на двух соседних сердечниках поверх многослойной высоковольтной первичной обмотки 1. Секции внешней связующей обмотки 4 соединены встречно-последовательно. Вторичная обмотка C1 5 с выводами, намотана поверх нижней секции многослойной высоковольтной первичной обмотки 1 нижнего сердечника. Вторичная обмотка C2 6 с выводами, намотана поверх вторичной обмотки C1 5. Дополнительная вторичная обмотка C3 8 с выводами, намотана поверх вторичной обмотки C2 6. Дополнительная вторичная обмотка C4 9 с выводами, намотана поверх дополнительной вторичной обмотки С3 8. Вторичная обмотка С1 5 и вторичная обмотка С2 6 объединены в группу, в которой они соединены параллельно, к вторичной обмотке С2 6 подключен резистор 7. Дополнительная вторичная обмотка С3 8 и дополнительная вторичная обмотка С4 9 объединены в группу, в которой они соединены параллельно, к вторичной обмотке С4 9 подключен резистор 7. При необходимости на вторичную обмотку С4 9 могут быть намотаны дополнительные вторичные обмотки. С торцов трансформатора установлены шунтирующие элементы 10 в виде двух коаксиальных цилиндрических колец из ферромагнитного материала, для уменьшения сопротивления обратного замыкания и увеличения точности измерения напряжения.The cascade antiresonant voltage transformer contains magnetic cores made in the form of open magnetic cores 1 mounted coaxially vertically. Each open magnetic core 1 forms a cascade of two sections of the inner connecting winding 3 and of two sections of the multilayer high-voltage primary winding 1 with leads wound on top of the inner connecting winding. The sections of the inner binder winding 3 are connected in counter-series. The sections of the multilayer high-voltage primary winding 1 with leads are connected in series. The cascades connect the sections of the external connecting winding 4 located on two adjacent cores on top of the multilayer high-voltage primary winding 1. The sections of the external connecting winding 4 are connected counter-in-series. The secondary winding C1 5 with leads wound on top of the lower section of the multilayer high-voltage primary winding 1 of the lower core. Secondary winding C2 6 with leads wound on top of secondary winding C1 5. Additional secondary winding C3 8 with leads wound on top of secondary winding C2 6. Additional secondary winding C4 9 with leads wound on top of additional secondary winding C3 8. Secondary winding C1 5 and the secondary winding C2 6 is combined into a group in which they are connected in parallel, a resistor 7 is connected to the secondary winding C2 6. The additional secondary winding C3 8 and the additional secondary winding C4 9 are combined into a group in which they are connected in parallel, C4 toric winding 9 connected resistor 7. If necessary, the secondary winding 9 C4 additional secondary windings may be wound. From the ends of the transformer shunt elements 10 are installed in the form of two coaxial cylindrical rings of ferromagnetic material, to reduce the resistance of the reverse circuit and increase the accuracy of voltage measurement.

Количество магнитных сердечников 1 с каскадами обмоток зависит от класса напряжения трансформатора. Каскады трансформатора, образованные разомкнутыми магнитными сердечниками 1 и секциями первичной обмотки 2, внутренней связующей обмотки 3, внешней связующей обмотки 4, вторичной обмоткой C1 5, вторичной обмоткой C2 6, дополнительной вторичной обмоткой C3 8, дополнительной вторичной обмоткой C4 9, выступают в качестве высоковольтных делителей напряжения.The number of magnetic cores 1 with cascades of windings depends on the voltage class of the transformer. Transformer cascades formed by open magnetic cores 1 and sections of the primary winding 2, the internal connecting winding 3, the external connecting winding 4, the secondary winding C1 5, the secondary winding C2 6, the additional secondary winding C3 8, the additional secondary winding C4 9, act as high-voltage voltage dividers.

Внутренние связующие обмотки 3 и внешние связующие обмотки 4, соединенные между собой, имеют одинаковые параметры (число витков и сечение), чем обеспечивается равенство их индуктивностей и наведенных в них ЭДС. Внутренние связующие обмотки 3 и внешние связующие обмотки 4 позволяют передавать энергию по магнитному полю с верхнего каскада трансформатора на нижний каскад, поддерживая трансформатор напряжения в заданном классе точности.The internal connecting windings 3 and the external connecting windings 4, interconnected, have the same parameters (number of turns and cross-section), which ensures the equality of their inductances and the EMF induced in them. The internal connecting windings 3 and the external connecting windings 4 allow the energy to be transmitted through the magnetic field from the upper stage of the transformer to the lower stage, supporting the voltage transformer in a given accuracy class.

Вторичная обмотка C1 5, вторичная обмотка C2 6, дополнительная вторичная обмотка C3 8, дополнительная вторичная обмотка C4 9 находящиеся на нижнем каскаде, позволяют передавать энергию измерительным приборам, сохраняя уровень напряжения при номинальной нагрузке. Вторичные обмотки могут иметь один вывод подключенный к земле. Любая из вторичных обмоток может быть предназначена для измерения напряжения устройствами релейной защиты и автоматики, автоматизированных информационно-измерительных систем коммерческого учета электроэнергии. Использование нескольких вторичных обмоток обеспечивает гальваническую развязку между различными потребителями информации о напряжении.Secondary winding C1 5, secondary winding C2 6, additional secondary winding C3 8, additional secondary winding C4 9 located on the lower stage, allow transmitting energy to measuring instruments, while maintaining the voltage level at rated load. Secondary windings can have one pin connected to ground. Any of the secondary windings can be designed to measure voltage by devices of relay protection and automation, automated information-measuring systems for commercial accounting of electricity. The use of several secondary windings provides galvanic isolation between different consumers of voltage information.

Количество витков многослойной высоковольтной первичной обмотки 2, количество витков вторичной обмотки C1 5, количество витков вторичной обмотки C2 6, количество витков дополнительной вторичной обмотки C3 8, количество витков дополнительной вторичной обмотки C4 9, а также сопротивление резисторов 7, выбирают таким образом, чтобы свести к минимуму угловую погрешность и погрешность напряжения.The number of turns of the multilayer high-voltage primary winding 2, the number of turns of the secondary winding C1 5, the number of turns of the secondary winding C2 6, the number of turns of the additional secondary winding C3 8, the number of turns of the additional secondary winding C4 9, as well as the resistance of the resistors 7, are chosen so as to reduce to minimize angular error and voltage error.

При применении разомкнутых магнитных сердечников 1 кривая намагничивания магнитной системы трансформатора становится более пологой, что делает его антирезонансным, а конструкция самого трансформатора более компактной и удобной для выполнения высоковольтной изоляции.When using open magnetic cores 1, the magnetization curve of the magnetic system of the transformer becomes more gentle, which makes it antiresonant, and the design of the transformer itself is more compact and convenient for high-voltage isolation.

Каскадный антирезонансный трансформатор работает следующим образом.Cascade anti-resonance transformer operates as follows.

В основном работа каскадного антирезонансного трансформатора напряжения происходит также как у обычного трансформатора. Особенности работы состоят в следующем. При подаче переменного напряжения от внешнего источника электрического тока на многослойную высоковольтную первичную обмотку 2 трансформатора, создаются переменные магнитные потоки, проходящие вдоль соответствующих продольных осей разомкнутых магнитных сердечников 1 и замыкающиеся в окружающем пространстве по шунтирующим элементам 10. Переменный магнитный поток индуктирует электродвижущую силу в многослойной высоковольтной первичной обмотке 2, внутренних связующих обмотках 3, внешних связующих обмотках 4 и вторичной обмотке C1 5, вторичной обмотке C2 6, дополнительной вторичной обмотке C3 8, дополнительной вторичной обмотке C4 9, которая в свою очередь наводит токи в этих обмотках. Если ЭДС вторичной обмотки C1 5 и вторичной обмотки C2 6 отличаются друг от друга из-за разности числа витков, либо потокосцеплений, то в контуре (группе) образованном этими вторичными обмотками возникает ток, сдвинутый по фазе относительно ЭДС на угол, определяемый индуктивностью контура и его активным сопротивлением; наведенный ток в контуре создает падение напряжения на резисторе 7, что в целом приводит к изменению фазы и амплитуды напряжения на выводах вторичных обмоток, таким образом изменяя соотношение числа витков вторичной обмотки C1 5 и вторичной обмотки C2 6, а также величину сопротивления резистора 7 можно достичь минимальных значений погрешностей по напряжению и углу. Аналогично для группы дополнительной вторичной обмотки C3 8 и дополнительной вторичной обмотки C4 9.Basically, the operation of a cascade anti-resonant voltage transformer occurs as in a conventional transformer. Features of work are as follows. When applying alternating voltage from an external source of electric current to the multilayer high-voltage primary winding 2 of the transformer, alternating magnetic fluxes are created, passing along the corresponding longitudinal axes of the open magnetic cores 1 and closing in the surrounding space by shunt elements 10. An alternating magnetic flux induces an electromotive force into the multilayer high-voltage primary winding 2, internal connecting windings 3, external connecting windings 4 and secondary winding C1 5, WTO ary winding C2 6 additional secondary winding 8 C3, C4 additional secondary winding 9, which in turn induces currents in these windings. If the EMF of the secondary winding C1 5 and the secondary winding C2 6 differ from each other due to the difference in the number of turns or flux linkages, then in the circuit (group) formed by these secondary windings there is a current shifted in phase relative to the EMF by an angle determined by the inductance of the circuit and its active resistance; the induced current in the circuit creates a voltage drop across the resistor 7, which generally leads to a change in the phase and amplitude of the voltage at the terminals of the secondary windings, thus changing the ratio of the number of turns of the secondary winding C1 5 and the secondary winding C2 6, as well as the resistance value of the resistor 7 can be achieved minimum error values for voltage and angle. Likewise for the secondary secondary winding group C3 8 and the secondary secondary winding C4 9.

При отсутствии нагрузки на трансформаторе (в режиме холостого хода) ток во внутренних связующих обмотках 3 и внешних связующих обмотках 4 отсутствует за счет встречного включения связующих обмоток и равенства их параметров. При подключении нагрузки возникает небаланс ЭДС и ток во внутренних связующих обмотках 3 и внешних связующих обмотках 4.In the absence of load on the transformer (in idle mode), the current in the internal connecting windings 3 and external connecting windings 4 is absent due to the on-off connection of the connecting windings and the equality of their parameters. When the load is connected, there is an unbalance of the EMF and current in the internal connecting windings 3 and external connecting windings 4.

Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает повышении точности измерения напряжения.Thus, the claimed utility model provides improved accuracy of voltage measurement.

Claims

A cascade antiresonant voltage transformer containing magnetic cores made in the form of open magnetic cores mounted coaxially vertically, each core forms a cascade of two sections of the internal connecting winding connected in opposite series, and of two sections of a multilayer high-voltage primary winding with leads connected in series wound on top of the inner binder winding, with cascades connecting sections of the outer binder winding placed on two adjacent cores ah over a multilayer high-voltage primary winding and connected in opposite series, and two secondary windings with leads wound sequentially over the lower section of the multilayer high-voltage primary winding of the lower core, and from the ends of the transformer shunt elements are installed in the form of two coaxial cylindrical rings of ferromagnetic material, characterized in that it is equipped with two additional secondary windings with leads wound on top of the secondary windings of the lower section of the multilayer ynoy high-voltage primary winding of the lower core, the secondary winding pairs are combined into two groups in which they are connected in parallel, wherein one of each group of windings connected resistor.