RU2097779C1 - Устройство для измерения магнитного поля рассеяния трансформатора - Google Patents
Устройство для измерения магнитного поля рассеяния трансформатора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2097779C1 RU2097779C1 RU95103936A RU95103936A RU2097779C1 RU 2097779 C1 RU2097779 C1 RU 2097779C1 RU 95103936 A RU95103936 A RU 95103936A RU 95103936 A RU95103936 A RU 95103936A RU 2097779 C1 RU2097779 C1 RU 2097779C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- winding
- coil
- coils
- measuring
- transformer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
Abstract
Изобретения относится к электротехнике, в частности к силовым трансформаторам. Сущность изобретения: устройство для измерения магнитного поля рассеяния трансформатора содержит две одинаковые основные измерительные катушки, установленные одна вверху, а другая внизу снаружи обмотки трансформатора с совмещением торцевых частей катушек с торцами обмотки трансформатора, причем длина измерительных катушек составляет половину высоты обмотки трансформатора, на торцевой части каждой катушки установлена и механически закреплена на одном корпусе с основной катушкой дополнительная корректирующая узкая прямоугольная катушка, при этом ось дополнительной корректирующей катушки совпадает с торцевой частью основной катушки, измерительные катушки выполнены плоскими, прямоугольными, причем оба корпуса измерительных катушек закреплены на обмотке трансформатора с возможностью их раздельного ограниченного перемещения вдоль высоты обмотки, что позволяет увеличить точность измерений магнитного поля при одновременном упрощении изменений и монтажа устройства на трансформаторах различного типа. 5 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к силовым трансформаторам.
Возникающие при аварийных коротких замыканиях электродинамические силы создают опасность разрушения обмоток силовых трансформаторов. Эти электродинамические силы в большой мере зависят от взаимного расположения обмоток трансформатора, сильно возрастая при несимметричном их расположении, смещениях из-за неточности сборки, отклонений размеров от расчетных и других конструктивных и технологических неточностей. Контроль несимметрии обмоток необходим при испытаниях трансформаторов на стойкость при КЗ и в производстве.
Известны устройства для дефектографирования состояния обмоток трансформаторов, основанные на том, что на вводы обмотки подаются электрические импульсные сигналы, реакция на которые регистрируется электронным осциллографом и обрабатывается компьютерами [1 и 2]
Недостатком этих устройств является их сложность и неоднозначность расшифровки данных подобного дефектографирования, т.е. невозможность определения конкретных изменений размеров обмоток и их взаимного расположения.
Недостатком этих устройств является их сложность и неоднозначность расшифровки данных подобного дефектографирования, т.е. невозможность определения конкретных изменений размеров обмоток и их взаимного расположения.
Для точного определения взаимного расположения обмоток и их несимметрии используются устройства для измерения магнитного поля рассеяния.
Известны устройства для измерения магнитного поля рассеяния трансформаторов [3 и 4] выполненные в виде измерительных катушек на каркасах, подключаемых к регистрирующему устройству.
Недостаток этих устройств заключается в сложности их применения из-за того, что катушки располагаются на передвижных каркасах, требующих специальных механических перемещающих механизмов, относительно сложных непрерывных регистрирующих приборов (осциллографов с фотообработкой и т.д.).
Наиболее близким к предлагаемому является устройство [5] в котором имеются неподвижные объемные измерительные катушки, намотанные концентрически снаружи внешней обмотки трансформатора по две на каждую обмотку, причем длина измерительной катушки составляет половину длины обмотки.
Основные недостатким прототипа:
невозможность быстрого ее монтажа и демонтажа на трансформаторе в производственных условиях или переноса от одного трансформатора к другому (фактически ее можно применять лишь на специальных моделях в лабораторных условиях);
измерительные катушки имеют сложную объемную форму и должны изготавливаться индивидуально для каждой обмотки трансформатора;
измеряется средний магнитный поток по всему периметру обмотки, при этом невозможно определить магнитный поток (и электродинамические силы) на различных образующих обмотки;
малая точность измерения магнитного потока из-за невозможности контроля установки катушек на торце обмотки, так как торец обмотки трансформатора (крайний виток обмотки), как правило, визуально недоступен из-за наличия на торцах обмотки изоляционных деталей и замотки внешней поверхности обмотки бандажом.
невозможность быстрого ее монтажа и демонтажа на трансформаторе в производственных условиях или переноса от одного трансформатора к другому (фактически ее можно применять лишь на специальных моделях в лабораторных условиях);
измерительные катушки имеют сложную объемную форму и должны изготавливаться индивидуально для каждой обмотки трансформатора;
измеряется средний магнитный поток по всему периметру обмотки, при этом невозможно определить магнитный поток (и электродинамические силы) на различных образующих обмотки;
малая точность измерения магнитного потока из-за невозможности контроля установки катушек на торце обмотки, так как торец обмотки трансформатора (крайний виток обмотки), как правило, визуально недоступен из-за наличия на торцах обмотки изоляционных деталей и замотки внешней поверхности обмотки бандажом.
Целью изобретения является увеличение точности измерений магнитного поля при одновременном упрощении измерений и монтажа предложенного устройства на трансформаторах различных типов.
Цель достигается тем, что в устройстве для измерения магнитного рассеяния трансформатора, содержащем две одинаковые основные измерительные катушки, установленные одна вверху, а другая внизу снаружи обмотки трансформатора с совмещением торцевых частей катушек с торцами обмотки трансформатора, причем длина измерительных катушек составляет половину высоты обмотки трансформатора, на торцевой части каждой катушки установлена и механически закреплена на одном корпусе с основной катушкой дополнительная корректирующая узкая прямоугольная катушка, при этом ось дополнительной корректирующей катушки совпадает с торцевой частью основной катушки, измерительные катушки выполнены плоскими, прямоугольными, причем оба корпуса измерительных катушек закреплены на обмотке трансформатора с возможностью их разделительного ограниченного перемещения вдоль высоты обмотки.
Сущность предложенного технического решения заключается в том, что измерительные катушки выполняются плоскими, относительно небольшой ширины (а не объемными, как в прототипе), чем достигается возможность измерения магнитного поля на различных образующих обмотки и удобство их установки и перемонтажа на обмотках других типов и размеров, а также увеличивается точность измерения магнитного потока основными измерительными катушками за счет введения дополнительных корректирующих катушек, жестко связанных с основными, позволяющих при ограниченном перемещении корпусов катушек вдоль обмотки точно устанавливать торец измерительной катушки напротив торца обмотки трансформатора.
На фиг. 1 представлен схематический трансформатор с установленным на нем устройством; на фиг. 2 два корпуса с измерительными катушками; на фиг. 3 - торцевая часть основной измерительной катушки с дополнительной корректирующей катушкой; на фиг. 4 и 5 сечение обмоток трансформатора с магнитным полем для двух случаев, когда обмотки расположены симметрично и несимметрично.
На трансформаторе, имеющем сердечник 1, внутренние обмотки 2 и наружные обмотки 3, установлены измерительные катушки в корпусах 4 и 5. В верхнем корпусе 4 имеется основная измерительная катушка 6 и дополнительная корректирующая катушка 7, в нижнем корпусе 5 основная катушка 8 и дополнительная 9. Основные измерительные катушки 6 и 8 выполнены плоскими, прямоугольными, вытянутыми вдоль оси обмотки. Длина катушек l равна половине высоты обмотки hо/2, где hо высота обмотки от меди до меди, т.е. электромагнитная высота, а не конструктивная, которая, как правило, больше ho из-за наличия концевой изоляции на торцах обмотки. В предлагаемом устройстве измерительные катушки универсальны, т.е. применимы для нескольких типов трансформаторов с различной высотой обмоток. Как показано на фиг. 4 и 5, особенность магнитного поля рассеяния трансформаторов такова, что для целей индикации несимметрии обмоток, которая может возникнуть, например, в результате действия электродинамических сил при испытаниях на стойкость при КЗ, требование l 0,5 hо можно рассматривать как приближенное: l≈0,5hо или l≈0,5hо+0,1hо. Ширина этих катушек b приближенно равна ширине корпусов 4 и 5. Для того чтобы измерять магнитное поле на различных образующих периметра обмотки и для универсальности, ширина b должна быть не очень большой, например не более 0,05-0,2 от периметра наружной обмотки трансформатора 3.
Дополнительные корректирующие измерительные катушки 7 и 9 расположены на корпусах 4 и 5 в торцевых частях. Они измеряют магнитную индукцию, поэтому их ширина bд должна быть достаточно малой, например не более 0,25 0,05 hо. Длина lд этих катушек в целях увеличения чувствительности должна быть равной ширине основной измерительной катушки b (ширине корпуса 4 или 5).
Вышеуказанные соотношения размеров измерительных катушек и дополнительных корректирующих измерительных катушек отсутствуют в прототипе.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Корпуса 4 и 5 с измерительными катушками устанавливаются на наружной обмотке трансформатора и закрепляются бандажами 10. Возможно их закрепление струбцинами или стойками с зажимами.
На трансформаторе осуществляют опыт короткого замыкания при пониженном токе, для чего одну его обмотку (например, внутреннюю 2 низкого напряжения) закорачивают, а другую (наружную 3 высокого напряжения) подсоединяют к источнику питания. При этом в области обмоток возникает магнитное поле, создаваемое токами обмотки.
Силовые линии 11 этого поля, графики 12 и 13 распределения радиальной составляющей магнитной индукции Bx(y) вдоль высоты обмотки, графики 14 и 15, распределения осевых сил P(y), пропорциональных магнитному потоку Φx(y) и интегралу кривой Bx(y), показаны на фиг. 4 и 5. Видно, что для кривых индукций характерны острые максимумы 16 около торца обмотки трансформатора, что и используется в предложенном устройстве для точной установки основных измерительных катушек относительно обмотки трансформатора. Производится измерение напряжения на выводах одной корректирующей катушки 7 (при помощи милливольтметра переменного напряжения) в нескольких положениях корпуса 4 с катушками 6 и 7 относительно обмотки трансформатора, для чего весь корпус ограниченно перемещается в осевом направлении. Положение корпуса, при котором напряжение на выводах катушки 7 максимально, соответствует необходимому для дальнейших измерений положению катушки 6. Аналогично по максимуму напряжения на катушке 9 корректируют установку нижней основной катушки 8.
Производят измерения напряжения Uверх на катушке 6 и Uниз на катушке 8, а также Vверх и Vниз на катушке 7 и 9. По этим напряжениям рассчитывают магнитный поток и магнитную индукцию поля рассеяния трансформатора в верхней и нижней частях его наружной обмотки
Φверх = Kф•Uверх, Φниз = Kф•Uниз,
Вx верх Кв•Vверх, Вx низ Кв•Vниз,
где Кф и Кв коэффициенты, в которые входят геометрические размеры измерительных катушек, число их витков.
Φверх = Kф•Uверх, Φниз = Kф•Uниз,
Вx верх Кв•Vверх, Вx низ Кв•Vниз,
где Кф и Кв коэффициенты, в которые входят геометрические размеры измерительных катушек, число их витков.
Осевые силы при аварийных коротких замыканиях трансформатора, действующих на верхнюю и нижнюю половину обмотки
Fверх К•Uверх, Fниз K•Uниз,
где
Iуд ударный ток короткого замыкания в обмотке;
i ток в обмотке при измерении магнитного поля;
Wo число витков в обмотке;
W число витков в катушке 6 или 8;
D средний диаметр обмотки;
ho высота обмотки; b ширина катушки 6 или 8;
f частота сети.
Fверх К•Uверх, Fниз K•Uниз,
где
Iуд ударный ток короткого замыкания в обмотке;
i ток в обмотке при измерении магнитного поля;
Wo число витков в обмотке;
W число витков в катушке 6 или 8;
D средний диаметр обмотки;
ho высота обмотки; b ширина катушки 6 или 8;
f частота сети.
В случае, если обмотки симметричны (фиг. 4), распределение осевых сил по обмотке P(y) симметрично, сила сжатия обмоток Fверх и Fвниз равны (равны заштрихованные площади 17 и 18), что фиксируется при измерениях равенством напряжения Uверх и Uниз. Максимальная сила сжатия в обмотках при этом Pмакс Fверх Fниз, а силы на опорах равны нулю.
В случае несимметрии обмоток (обмотка 3 ниже обмотки 2 на величину Δ ) сила, действующая в верхней половине обмотки, существенно больше, чем в нижней (заштрихованные площадки 19 и 20 не равны), что фиксируется при измерении напряжений Uверх и Uниз. Силы Fверх=Fниз не равны, что значит, что возникает сила несимметрии Pниз:
Pниз Fверх Fниз K(Uверх Uниз)
Следует отметить, что сила несимметрии может быть определена по направлению U Uверх Uниз, известному при последовательном согласном соединении катушек 6 и 8.
Pниз Fверх Fниз K(Uверх Uниз)
Следует отметить, что сила несимметрии может быть определена по направлению U Uверх Uниз, известному при последовательном согласном соединении катушек 6 и 8.
Макет устройства был изготовлен и опробован при испытаниях на стойкость при КЗ нескольких трансформаторов. При помощи этого устройства удалось достаточно точно и просто выбрать наиболее опасные по осевым силам КЗ режимы испытаний трансформатора, определить несимметрию обмоток. Экспериментально подтверждены преимущества предложенного устройства по сравнению с прототипом и аналогами.
Claims (1)
- Устройство для измерения магнитного поля рассеяния трансформатора, содержащее две одинаковые измерительные катушки, одна из сторон каждой из которых совмещена с одним из противоположных торцов обмотки трансформатора, причем длина измерительных катушек составляет половину высоты обмотки трансформатора, отличающееся тем, что снабжено двумя корректирующими катушками, каждая из которых расположена на части корпуса своей измерительной катушки, обращенной к торцу обмотки трансформатора, измерительные и корректирующие катушки выполнены плоскими и прямоугольными, корректирующие катушки ориентированы большей осью по части своей измерительной катушки, обращенной к торцу обмотки трансформатора, при этом корпуса измерительных катушек закреплены на обмотке трансформатора с возможностью их раздельного ограниченного перемещения вдоль высоты обмотки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95103936A RU2097779C1 (ru) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | Устройство для измерения магнитного поля рассеяния трансформатора |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95103936A RU2097779C1 (ru) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | Устройство для измерения магнитного поля рассеяния трансформатора |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95103936A RU95103936A (ru) | 1996-11-27 |
RU2097779C1 true RU2097779C1 (ru) | 1997-11-27 |
Family
ID=20165767
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95103936A RU2097779C1 (ru) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | Устройство для измерения магнитного поля рассеяния трансформатора |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2097779C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105425174A (zh) * | 2015-11-24 | 2016-03-23 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种获取心式变压器漏磁场的方法及装置 |
-
1995
- 1995-03-17 RU RU95103936A patent/RU2097779C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Аликин С.В., Дробышевский А.А., Левицкая Е.И., Филатова М.А. Диагностика обмоток силовых трансформаторов методом низковольных импульсов, Электротехника, N 12, 1991. 2. Дробышевский А.А., Левицкая Е.И. Индикация повреждений обмоток трансформаторов с использованием метода низковольтных импульсов, Электротехника, N 10, 1994. 3. Авторское свидетельство СССР N 147671, кл. 21 e, 12, N 11, 1962. 4. Авторское свидетельство СССР N 164065, кл. G 01 R, 21e, 12, 21e, 3110, 1964. 5. Пирктль Е., Спаланцани Г. Последние достижения в области исследования усилий, возникающих в катушках трансформаторов при коротких замыканиях. /Кн. Трансформаторы, переводы докладов СИГРЭ 1962. /Под ред. Рабиновича С.И., Энергия, 1964, с. 124. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105425174A (zh) * | 2015-11-24 | 2016-03-23 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种获取心式变压器漏磁场的方法及装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU95103936A (ru) | 1996-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5272460A (en) | Current and voltage transformer for a metal-encapsulated, gas-insulated high-voltage installation | |
US6469504B1 (en) | Method and system for detecting core faults | |
Shepard et al. | An overview of Rogowski coil current sensing technology | |
US8575918B2 (en) | Wideband transducer for measuring a broad range of currents in high voltage conductors | |
US4700131A (en) | Mutual inductor current sensor | |
US5010298A (en) | Variable inductance displacement measuring device with slidable metal sleeve and ferrite bead core | |
CN111812193B (zh) | 一种主动解除相邻线圈之间电磁耦合的阵列涡流探头 | |
US5479095A (en) | Method and apparatus for measurement of AC and DC electrical current | |
RU2097779C1 (ru) | Устройство для измерения магнитного поля рассеяния трансформатора | |
GB2396966A (en) | Superconducting magnetic coil with a directional transition arrangement and method of making the same | |
JP2000337809A (ja) | 差動型渦流距離計 | |
US20060097713A1 (en) | Orthogonal field magnetic DC current sensor | |
US5541503A (en) | Alternating current sensor based on concentric-pipe geometry and having a transformer for providing separate self-powering | |
EP0383139A3 (en) | Process and appliance for testing windings for short circuits | |
JPH09210610A (ja) | 外部磁気や金属等の影響防止の高周波励磁差動トランス | |
US4060760A (en) | Eddy current sensor for non-destructive testing the quality of electrically conductive through-hole plating in printed circuit boards | |
KR100828737B1 (ko) | 선형 가변 차동 변환기 | |
JPS59501838A (ja) | 誘導的長さ及び角度測定装置 | |
EP1624313A1 (en) | Method and apparatus for measuring electric currents in conductors | |
RU2298178C1 (ru) | Вихретоковый преобразователь перемещений | |
CN220626494U (zh) | 一种闭环磁通门电流传感器线圈结构 | |
Lewis | A miniature mutual-inductive proximity transducer | |
SU1117556A2 (ru) | Датчик дл электроразведочной аппаратуры | |
JPH04216401A (ja) | 渦電流測定法による変位トランスデューサ測定シーケンスを平衡させるための方法および装置 | |
JPH022544B2 (ru) |