RU2067330C1 - Current-to-voltage converter - Google Patents

Current-to-voltage converter Download PDF

Info

Publication number
RU2067330C1
RU2067330C1 SU5049271A RU2067330C1 RU 2067330 C1 RU2067330 C1 RU 2067330C1 SU 5049271 A SU5049271 A SU 5049271A RU 2067330 C1 RU2067330 C1 RU 2067330C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
winding
short
circuited
windings
current
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Е.В. Сидиряков
В.Ф. Ильин
Ю.Я. Лямец
Original Assignee
Сидиряков Евгений Витальевич
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 Сидиряков Евгений Витальевич filed Critical Сидиряков Евгений Витальевич
Priority to SU5049271 priority Critical patent/RU2067330C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2067330C1 publication Critical patent/RU2067330C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)

Abstract

FIELD: devices for relay protection and automatic control of electric systems. SUBSTANCE: device has current transformer with short-circuited by-pass winding 3 and measuring winding 4 and second short-circuited winding. Measuring winding is located between short-circuited windings 5. Greatest effect is detected when short-circuited windings are designed as current-conducting container, first of which embraces magnetic circuit 1, while second embraces measuring winding 4, which is located over first container 3. EFFECT: compensation of dissipation flows. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технике релейной защиты и автоматики электрических систем и может быть использовано для контроля и измерения тока. The invention relates to techniques for relay protection and automation of electrical systems and can be used to control and measure current.

Известен преобразователь на основе трансформатора тока (Казанский В.Е. Измерительные преобразователи тока в релейной защите. М. Энергоатомиздат, 1988. рис. 1.1, с. 11), содержащий измерительную обмотку, размещенную на магнитопроводе, охватывающем первичный ток. A known converter based on a current transformer (VE Kazansky. Measuring current transducers in relay protection. M. Energoatomizdat, 1988. Fig. 1.1, p. 11), containing a measuring winding placed on the magnetic circuit that covers the primary current.

Недостатком такого преобразователя являются ограниченный диапазон преобразования, являющийся результатом влияния индуктивности обмотки трансформатора, и большие габариты. The disadvantage of such a converter is the limited conversion range resulting from the influence of the transformer winding inductance, and the large dimensions.

Указанные недостатки устранены в преобразователе, содержащем дополнительно короткозамкнутую обмотку, которая выполнена в виде сплошного слоя токопроводящего материала, охватывающего магнитопровод (авт.св. 1347025, кл. G 01 R 19/00, БИ N 39, 1987). Однако данное устройство имеет ограниченный диапазон преобразования по частоте, что сужает область его применения. Ограничение частотного диапазона сверху обусловлено влиянием конечной толщины короткозамкнутой обмотки (Электротехника, 1989. N 2, с. 38 43), в пространстве которого замыкается собственный поток (или так называемый поток рассеяния) этой обмотки. These disadvantages are eliminated in the converter, which additionally contains a short-circuited winding, which is made in the form of a continuous layer of conductive material covering the magnetic circuit (ed. St. 1347025, class G 01 R 19/00, BI N 39, 1987). However, this device has a limited frequency conversion range, which narrows the scope of its application. The limitation of the frequency range from above is due to the influence of the finite thickness of the short-circuited winding (Electrical Engineering, 1989. N 2, p. 38 43), in the space of which the own flow (or the so-called scattering flux) of this winding closes.

Цель изобретения расширение диапазона рабочих частот и, как следствие, расширение области применения. The purpose of the invention is the expansion of the range of operating frequencies and, as a consequence, the expansion of the scope.

С указанной целью в преобразователь тока в напряжение, включающий в себя магнитопровод, одновитковую короткозамкнутую обмотку, размещенную поверх магнитопровода в виде сплошного слоя токопроводящего материала, и многовитковую измерительную обмотку, дополнительно введена вторая короткозамкнутая обмотка, расположенная поверх измерительной в виде сплошного слоя токопроводящего материала. For this purpose, a current-to-voltage converter comprising a magnetic circuit, a single-turn short-circuited winding placed on top of the magnetic circuit in the form of a continuous layer of conductive material, and a multi-turn measuring winding, additionally introduces a second short-circuited winding located on top of the measuring one in the form of a continuous layer of conductive material.

Во втором варианте обе короткозамкнутые обмотки конструктивно выполнены в виде двух токопроводящих контейнеров, размещенных первый внутри второго, причем магнитопровод размещен внутри первого контейнера, а измерительная обмотка поверх него. In the second embodiment, both short-circuited windings are structurally made in the form of two conductive containers placed first inside the second, and the magnetic core is placed inside the first container, and the measuring winding is on top of it.

Введение второй короткозамкнутой обмотки вызывает распределение силового тока в двух параллельно включенных короткозамкнутых обмотках. При этом измерительная обмотка оказывается расположенной между двумя протекающими в одном направлении токами силовых обмоток. Такое размещение приводит к тому, что действие магнитных потоков рассеяния, создаваемых первой и второй короткозамкнутыми обмотками, взаимно компенсируется в пространстве измерительной обмотки. В результате ЭДС этой обмотки будет определяться только потоком, который замыкается в магнитопроводе и создается силовым током. The introduction of a second short-circuited winding causes the distribution of power current in two parallel-connected short-circuited windings. In this case, the measuring winding is located between two currents flowing in the same direction of the currents of the power windings. This arrangement leads to the fact that the action of magnetic fluxes of scattering created by the first and second short-circuited windings is mutually compensated in the space of the measuring winding. As a result, the EMF of this winding will be determined only by the flux, which closes in the magnetic circuit and is created by the power current.

Наиболее заметная компенсация действия потоков рассеяния достигается при равномерном распределении тока по поверхности короткозамкнутых обмоток, охватывающих весь магнитопровод. Данный эффект может быть достигнут при конструктивном выполнении упомянутых короткозамкнутых обмоток в виде сплошных токопроводящих контейнеров с жестко выдержанными размерами и соответствующем их размещении: первый (внутренний) охватывающим магнитопровод, а второй (внешний) измерительную обмотку, расположенную поверх первого контейнера. The most noticeable compensation for the effect of scattering fluxes is achieved with a uniform distribution of current over the surface of short-circuited windings covering the entire magnetic circuit. This effect can be achieved with the constructive implementation of the aforementioned short-circuited windings in the form of continuous conductive containers with rigidly maintained dimensions and their corresponding placement: the first (internal) covering the magnetic circuit, and the second (external) measuring winding located on top of the first container.

Так как практически весь силовой ток замыкается по токопроводящим контейнерам, то измерительная обмотка может быть выполнена предельно тонким проводом. В результате расщепление одной силовой обмотки на две (т.е. выполнения в виде двух токопроводящих слоев или двух контейнеров) не приводит к заметному увеличению размеров устройства по сравнению с прототипом. Расположение же измерительной обмотки между этими короткозамкнутыми обмотками дает положительный эффект расширение диапазона рабочих частот в сторону верхних за счет компенсации действия потоков рассеяния силовых обмоток. Since almost the entire power current is closed in conductive containers, the measuring winding can be made with an extremely thin wire. As a result, the splitting of one power winding into two (i.e., execution in the form of two conductive layers or two containers) does not lead to a noticeable increase in the size of the device compared to the prototype. The location of the measuring winding between these short-circuited windings has the positive effect of expanding the operating frequency range towards the higher ones by compensating for the action of the dissipation flows of the power windings.

Дополнительный эффект данного решения заключается в улучшении теплового режима. В прототипе короткозамкнутая силовая обмотка, определяющая тепловой режим, слабо охлаждается вследствие наличия поверх нее измерительной обмотки. А в предложенном устройстве, наоборот, одна из силовых обмоток расположена поверх измерительной и хорошо доступна охлаждению. Выравнивание же температуры происходит за счет автоматического перераспределения в них тока, поскольку обе короткозамкнутые обмотки оказываются включенными параллельно. Кроме того, внутренняя короткозамкнутая обмотка (первый проводящий контейнер) выполняет одновременно функцию кожуха, защищающего магнитопровод от механических воздействий при использовании высокопроницаемых сплавов, а внешняя (второй проводящий контейнер) функцию кожуха, обеспечивающего еще и экранирование от электрических помех, что существенно повышает помехоустойчивость и надежность всего преобразователя. An additional effect of this solution is to improve the thermal regime. In the prototype, the short-circuited power winding, which determines the thermal regime, is slightly cooled due to the presence of a measuring winding on top of it. And in the proposed device, on the contrary, one of the power windings is located on top of the measuring one and is well accessible for cooling. Temperature equalization occurs due to the automatic redistribution of current in them, since both short-circuited windings turn out to be connected in parallel. In addition, the internal short-circuited winding (first conductive container) simultaneously performs the function of a casing protecting the magnetic circuit from mechanical influences when using high-permeability alloys, and the external (second conductive container) function of the casing, which also provides shielding from electrical noise, which significantly increases noise immunity and reliability total converter.

Таким образом, преобразователь, у которого силовая обмотка выполнена в виде двух сплошных токопроводящих слоев или контейнеров, создающих эффект параллельного включения двух короткозамкнутых обмоток и деления в них силового тока так, что происходит компенсация действия потоков рассеяния в пространстве измерительной обмотки, по данным заявителя представляется новым, ранее неизвестным. Thus, the converter, in which the power winding is made in the form of two continuous conductive layers or containers, creating the effect of parallel switching on of two short-circuited windings and dividing the power current in them so that the action of the scattering fluxes in the space of the measuring winding is compensated, according to the applicant, appears new previously unknown.

Появление же кроме основного положительного эффекта, а именно снижение влияния индуктивности рассеяния, и следующих новых качеств улучшение теплового режима преобразователя, экранирование измерительной обмотки от электрических и механических воздействий существенно отличает предлагаемое устройство от прототипа и расширяет область его применения. The appearance, in addition to the main positive effect, namely, a decrease in the influence of scattering inductance, and the following new qualities, an improvement in the thermal regime of the converter, shielding of the measuring winding from electrical and mechanical influences significantly distinguishes the proposed device from the prototype and expands its scope.

Известно применение объемных короткозамкнутых витков, охватывающих магнитопроводы с обмотками (Горский А.Н. и др. Расчет электромагнитных элементов источников вторичного электропитания. M. Радио и связь, 1988. с. 9, рис.1 6), которое обеспечивает электрическое экранирование, уменьшает паразитную межобмоточную емкость и одновременно является кожухом трансформатора. Однако данная конструкция предназначена для связи двух трансформаторов. Предлагаемое же техническое решение отличается тем, что используется система из двух короткозамкнутых обмоток, в которой сами обмотки выполняют функцию измерительных резисторов, а их взаимное расположение относительно измерительной обмотки дает эффект компенсации действия потоков рассеяния. Причем указанный эффект не может быть достигнут в упомянутом выше трансформаторе с объемным витком связи. It is known to use volumetric short-circuited turns covering magnetic circuits with windings (A. Gorsky et al. Calculation of electromagnetic elements of secondary power sources. M. Radio and communications, 1988. S. 9, Fig. 1-6), which provides electrical shielding, reduces parasitic winding capacity and at the same time is the casing of the transformer. However, this design is designed to connect two transformers. The proposed technical solution is characterized in that a system of two short-circuited windings is used, in which the windings themselves act as measuring resistors, and their relative position relative to the measuring winding gives the effect of compensating for the effects of scattering fluxes. Moreover, this effect cannot be achieved in the above-mentioned transformer with a three-dimensional communication loop.

На фиг. 1 приведено условное изображение предложенного преобразователя, на фиг.2 его эквивалентная схема. Сечение устройства с контейнерным вариантом выполнения обмоток представлено на фиг.3. In FIG. 1 shows a conditional image of the proposed Converter, figure 2 its equivalent circuit. A cross section of a device with a container embodiment of the windings is presented in Fig.3.

Преобразователь (фиг. 1) содержит магнитопровод 1, охватывающий обмотку с первичным током 2, первую короткозамкнутую обмотку 3, охватывающую магнитопровод 1 сплошным слоем, измерительную обмотку 4, расположенную поверх обмотки 3, и вторую короткозамкнутую обмотку 5, охватывающую обмотки 3, 4 и магнитопровод 1 сплошным слоем. The transducer (Fig. 1) contains a magnetic circuit 1, covering a winding with a primary current 2, a first short-circuited winding 3, covering a magnetic circuit 1 in a continuous layer, a measuring winding 4 located on top of a winding 3, and a second short-circuited winding 5, covering windings 3, 4 and the magnetic circuit 1 continuous layer.

На фиг.2 омические сопротивления обмоток 3 и 5 представлены эквивалентными резисторами 6 и 7. In figure 2, the ohmic resistance of the windings 3 and 5 are represented by equivalent resistors 6 and 7.

Преобразователь работает следующим образом. В качестве первичной обмотки 2 используется проводник с контролируемым током i1, который пропускается в окно магнитопровод 1. Под действием тока i1 в магнитопроводе создается магнитный поток, создающий ток i2 в обоих короткозамкнутых обмотках 3 и 5. При этом в измерительной обмотке 4, оказывающейся между протекающими в одном направлении токами обмоток 3 и 5, возникает напряжение Uизм, равное

Figure 00000002

где W число витков измерительной обмотки 4;
Фм магнитный поток в магнитопроводе 1;
Ψs3 и Ψs5 потокосцепления измерительной обмотки 4, обусловленные магнитными потоками рассеяния короткозамкнутых обмоток 3 и 5 соответственно.The converter operates as follows. As the primary winding 2, a conductor with a controlled current i 1 is used , which is passed to the magnetic circuit window 1. Under the action of the current i 1 , a magnetic flux is created in the magnetic circuit, creating a current i 2 in both short-circuited windings 3 and 5. In this case, in the measuring winding 4, appearing between the currents of windings 3 and 5 flowing in the same direction, a voltage U ism equal to
Figure 00000002

where W is the number of turns of the measuring winding 4;
F m magnetic flux in the magnetic circuit 1;
Ψ s3 and Ψ s5 of the flux linkage of the measuring winding 4, due to magnetic fluxes of scattering of the short-circuited windings 3 and 5, respectively.

Активное сопротивление R3 и R5 короткозамкнутых обмоток 3 и 5 соответственно остаются много меньше сопротивления ветви намагничивания преобразователя в широком диапазоне изменения контролируемого тока i1, следовательно ток намагничивания iм оказывается много меньше тока i2 двух параллельно включенных короткозамкнутых обмоток 3 и 5. Так как сопротивления короткозамкнутых обмоток могут быть неодинаковыми, то токи в них распределятся следующим образом

Figure 00000003
,
Figure 00000004
,
где i2 i3 + i5 i1 iм ≈ i1.Active resistance R 3 and R 5 shorted windings 3 and 5 accordingly remain much smaller than the resistance branch magnetization converter in a wide range of controlled current i 1, and therefore the magnetizing current i m is much smaller than the current i 2 of two parallel-connected short-circuited windings 3 and 5. Since as the resistances of short-circuited windings can be unequal, the currents in them will be distributed as follows
Figure 00000003
,
Figure 00000004
,
where i 2 i 3 + i 5 i 1 i m ≈ i 1 .

Напряжение на измерительной обмотке 4 равно
Uизм WRэкв,
где

Figure 00000005
.The voltage at the measuring winding 4 is equal to
U ISM WR EQ ,
Where
Figure 00000005
.

В данном устройстве по сравнению с прототипом существенно снижено влияние потоков рассеяния, а следовательно и индуктивностей рассеяния, на величину напряжения измерительной обмотки. In this device, compared with the prototype, the influence of the scattering fluxes, and hence the scattering inductances, on the voltage value of the measuring winding is significantly reduced.

Таким образом предлагаемый преобразователь обладает более широким диапазоном рабочих частот, что делает возможным его применение в высокочастотных устройствах для измерения силовых токов. Thus, the proposed Converter has a wider range of operating frequencies, which makes it possible to use it in high-frequency devices for measuring power currents.

Экспериментальный образец преобразователя для высокочастотного сварочного электрооборудования имеет следующие параметры: магнитопровод из сплава 82К3ХСР с размерами сердечника К34Х29Х4 размещен в специальный контейнер из меди толщиной 1 мм, поверх которой уложена измерительная обмотка с числом витков W 1000 проводом ПЭВ-1-0,06. Второй контейнер образован обмоткой из неизолированного провода d 1,0 мм, наложенной поверх измерительной обмотки. Верхняя граничная частота для этого преобразователя составляет 25 кГц. Преобразователь же без внешнего токопроводящего слоя (прототип) имеет граничную частоту, равную 4 кГц. The experimental model of the converter for high-frequency welding electrical equipment has the following parameters: a magnetic circuit made of 82K3XSR alloy with a core size of K34X29X4 is placed in a special copper container 1 mm thick, over which a measuring winding with the number of turns W 1000 is laid with a PEV-1-0.06 wire. The second container is formed by a winding of bare wire d 1.0 mm, superimposed on top of the measuring winding. The upper cutoff frequency for this converter is 25 kHz. The converter is without an external conductive layer (prototype) has a cutoff frequency of 4 kHz.

Эксперименты, проведенные на сварочной установке с рабочей частотой 5 8 кГц, показали, что для прототипа эффект влияния индуктивности рассеяния проявляется явно. А вариант на основе предложенного решения давал результаты сравнимые с этанолом безиндуктивным шунтом. Experiments conducted on a welding machine with an operating frequency of 5-8 kHz showed that for the prototype the effect of the influence of scattering inductance is manifested clearly. And the option based on the proposed solution yielded results comparable to ethanol with a non-inductive shunt.

Таким образом практическая реализация подтверждает эффективность предлагаемого технического решения и свидетельствует о возможности широкого применения преобразователя в установках повышенной частоты. ЫЫЫ2 Thus, the practical implementation confirms the effectiveness of the proposed technical solution and indicates the possibility of widespread use of the converter in high frequency installations. YYY2

Claims (2)

1. Преобразователь тока в напряжение, содержащий магнитопровод, на котором размещены первая короткозамкнутая и измерительная обмотки, отличающийся тем, что в него введена вторая короткозамкнутая обмотка, расположенная поверх измерительной обмотки и выполненная в виде сплошного слоя токопроводящего материала. 1. A current to voltage converter containing a magnetic circuit on which the first short-circuited and measuring windings are located, characterized in that a second short-circuited winding is inserted into it, located on top of the measuring winding and made in the form of a continuous layer of conductive material. 2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что обе короткозамкнутые обмотки выполнены в виде двух токопроводящих контейнеров, размещенных первый внутри второго, причем магнитопровод расположен внутри, а измерительная обмотка поверх первого контейнера. 2. The Converter according to claim 1, characterized in that both short-circuited windings are made in the form of two conductive containers placed first inside the second, and the magnetic circuit is located inside, and the measuring winding is on top of the first container.
SU5049271 1992-06-22 1992-06-22 Current-to-voltage converter RU2067330C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5049271 RU2067330C1 (en) 1992-06-22 1992-06-22 Current-to-voltage converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5049271 RU2067330C1 (en) 1992-06-22 1992-06-22 Current-to-voltage converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2067330C1 true RU2067330C1 (en) 1996-09-27

Family

ID=21607774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5049271 RU2067330C1 (en) 1992-06-22 1992-06-22 Current-to-voltage converter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2067330C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
. 1.Казанский В.E. Измерительные преобразователи тока в релейной защите.- М.: Энергоатомиздат, 1988, рис.1,1, с.11. 2. Авторское свидетельство СССР N 1347025, кл. G 01 R 11/00, 1987. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3868522B2 (en) Tripping device with one or more current transformers
CN110546731B (en) Circuit breaker
US3629690A (en) Current limiting device for limiting short circuit current in energy transfer systems
DK169008B1 (en) Method and screen for shielding a current transformer as well as current transformers with such shielding
RU2320045C1 (en) Transformer
TW446971B (en) A switchable flux control for high power static electromagnetic devices
US3867657A (en) Generator having shielded current transformers positioned therein
RU2067330C1 (en) Current-to-voltage converter
JPS63278317A (en) Stationary induction apparatus
US20050141159A1 (en) Device for supplying an electronic protection device to be used in a low-voltage circuit breaker
US1815380A (en) Magnetic device
US11296606B2 (en) High power transformer and transmitter for geophysical measurements
CN114171293A (en) Coil assembly and terminal
JPS5895266A (en) Hybrid current sensor for measuring intensity of alternating current current flowing through electric wire
Foo et al. Determination of winding losses of high frequency planar-type transformer using finite-element method
US3434080A (en) Electromagnetic reed relay having metal foils underneath and above the excitation winding
CN218727575U (en) Current measuring device and power supply change-over switch
JP3663249B2 (en) Neutral point grounding reactor device
US4962362A (en) Multi-magnetic field plural core transformer
US3395374A (en) Voltage transient suppressor for coils
Moghaddami et al. Effective magnetic shielding in electric arc furnace transformers using interphase wall shunts
JP3327460B2 (en) Current transformer
Astle Optimum shapes for inductors
RU2061975C1 (en) Noise-proof transformer
SU510765A1 (en) Three phase conductors