RU217981U1 - Device for diagnosing the mechanical condition of power transformer windings - Google Patents

Device for diagnosing the mechanical condition of power transformer windings Download PDF

Info

Publication number
RU217981U1
RU217981U1 RU2022133446U RU2022133446U RU217981U1 RU 217981 U1 RU217981 U1 RU 217981U1 RU 2022133446 U RU2022133446 U RU 2022133446U RU 2022133446 U RU2022133446 U RU 2022133446U RU 217981 U1 RU217981 U1 RU 217981U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
windings
winding
resistance
primary
matching
Prior art date
Application number
RU2022133446U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Лолита Меджидовна Инаходова
Александр Леонидович Фролов
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет"
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU217981U1 publication Critical patent/RU217981U1/en

Links

Images

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к устройствам для диагностики механического состояния обмоток силовых трансформаторов. Технический результат – увеличение динамического диапазона напряжения (амплитудной составляющей) гармонических колебаний отклика обмотки трансформатора и уменьшение потерь на согласование волновых сопротивлений, являющихся следствием улучшения согласования измерительного оборудования и коммутационных кабелей с исследуемым объектом в широком диапазоне частот. Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что устройство согласования представляет собой широкополосный трансформатор (ШПТ) с известным волновым сопротивлением, первичные бифилярные обмотки которого согласованы с сопротивлением измерительного оборудования (50 Ом), а вторичная обмотка - с сопротивлением исследуемого оборудования (волновое сопротивление обмотки силового трансформатора). ШПТ выполнен на ферритовом тороидальном сердечнике на основе никель-цинкового феррита с проницаемостью не менее 100 Гн/м, с габаритными размерами не менее 32×20×9 мм, обеспечивающими передачу сигналов с уровнем не менее +33 дБм (10 В на сопротивлении 50 Ом) и частотой до 30 МГц. Первичные обмотки ШПТ представляют собой бифилярную намотку парными витками в количестве 40 витков эмалированным медным или алюминиевым проводом ПЭТВ-2 сечением 0,5 мм. 2 з.п. ф-ы, 4 ил.

Figure 00000002
The utility model relates to electrical engineering, in particular to devices for diagnosing the mechanical state of power transformer windings. The technical result is an increase in the dynamic range of voltage (amplitude component) of harmonic oscillations of the response of the transformer winding and a decrease in losses for matching wave impedances, which are the result of improved matching of measuring equipment and switching cables with the object under study in a wide frequency range. The specified technical result in the implementation of the utility model is achieved by the fact that the matching device is a broadband transformer (SHPT) with a known wave impedance, the primary bifilar windings of which are matched with the resistance of the measuring equipment (50 Ohm), and the secondary winding is matched with the resistance of the equipment under study (wave impedance power transformer windings). The SHPT is made on a ferrite toroidal core based on nickel-zinc ferrite with a permeability of at least 100 H/m, with overall dimensions of at least 32×20×9 mm, providing signal transmission with a level of at least +33 dBm (10 V at a resistance of 50 Ohm ) and frequency up to 30 MHz. The primary windings of the SHPT are a bifilar winding with paired turns in the amount of 40 turns of enameled copper or aluminum wire PETV-2 with a cross section of 0.5 mm. 2 w.p. f-s, 4 ill.
Figure 00000002

Description

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к устройствам для диагностики механического состояния обмоток силовых трансформаторов.The utility model relates to electrical engineering, in particular to devices for diagnosing the mechanical state of power transformer windings.

Наиболее близким устройством того же назначения, к заявленной полезной модели по совокупности признаков, является устройство для диагностики механического состояния обмоток силовых трансформаторов, включающее выводы исследуемой обмотки для подключения измерительного генератора, осциллографа и активное добавочное сопротивление, величиной 50 Ом в соответствии с волновым сопротивлением измерительного оборудования (см. рис. 1.10, с.29, табл. 3.1, с.85 диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Александров Н.М. Совершенствование метода диагностики механического состояния обмоток силовых трансформаторов: 05.09.01 / защищена 15.12.2020, утв. 15.07.2021/ Александров Николай Михайлович. - Самара, 2020. - 142 с.), принятое за прототип.The closest device of the same purpose, to the claimed utility model in terms of a combination of features, is a device for diagnosing the mechanical state of the windings of power transformers, including the leads of the winding under study for connecting a measuring generator, an oscilloscope and an active additional resistance of 50 Ohm in accordance with the wave impedance of the measuring equipment (see Fig. 1.10, p. 29, table 3.1, p. 85 of the dissertation for the degree of Candidate of Technical Sciences Alexandrov N.M. Improving the method for diagnosing the mechanical state of power transformer windings: 09/05/01 / defended 12/15/2020, approved 07/15/2021 / Aleksandrov Nikolai Mikhailovich. - Samara, 2020. - 142 p.), taken as a prototype.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится неполное согласование сопротивлений в широком диапазоне частот от 20 Гц до 2 МГц, что ведет к потерям амплитудной составляющей колебаний отклика обмотки трансформатора.The reasons preventing the achievement of the technical result indicated below when using a known device adopted as a prototype include incomplete resistance matching in a wide frequency range from 20 Hz to 2 MHz, which leads to losses in the amplitude component of the transformer winding response fluctuations.

Технический результат - увеличение динамического диапазона напряжения (амплитудной составляющей) гармонических колебаний отклика обмотки трансформатора и уменьшение потерь на согласование волновых сопротивлений, являющихся следствием улучшения согласования измерительного оборудования и коммутационных кабелей с исследуемым объектом в широком диапазоне частот.The technical result is an increase in the dynamic range of voltage (amplitude component) of harmonic oscillations of the response of the transformer winding and a decrease in losses for matching wave impedances, which are the result of improved matching of measuring equipment and switching cables with the object under study in a wide frequency range.

Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в устройстве для диагностики механического состояния обмоток силовых трансформаторов, содержащем устройство согласования, особенность заключается в том, что устройство согласования представляет собой широкополосный трансформатор с волновым сопротивлением, содержащий ферритовый тороидальный сердечник на основе никель-цинкового феррита с проницаемостью не менее 100 Гн/м, с габаритными размерами не менее 32×20×9 мм, обеспечивающий передачу сигналов с уровнем не менее +33 дБм и частотой до 30 МГц, две первичные бифилярные обмотки с выводами для подключения измерительного оборудования и вторичную обмотку, первичные бифилярные обмотки которого согласованы с сопротивлением измерительного оборудования 50 Ом, а вторичная обмотка - с сопротивлением исследуемого оборудования.The specified technical result in the implementation of the utility model is achieved by the fact that in the device for diagnosing the mechanical state of the windings of power transformers containing the matching device, the peculiarity lies in the fact that the matching device is a broadband transformer with a wave resistance containing a ferrite toroidal core based on nickel-zinc ferrite with a permeability of at least 100 Gn / m, with overall dimensions of at least 32 × 20 × 9 mm, providing signal transmission with a level of at least +33 dBm and a frequency of up to 30 MHz, two primary bifilar windings with leads for connecting measuring equipment and a secondary winding, the primary bifilar windings of which are matched with the resistance of the measuring equipment 50 Ohm, and the secondary winding - with the resistance of the equipment under study.

Первичные бифилярные обмотки представляют собой намотку парными витками в количестве 40 витков эмалированным медным или алюминиевым проводом ПЭТВ-2 сечением 0,5 мм. Выводы первичных бифилярных обмоток изготовлены из медного или алюминиевого эмалированного провода сечением не менее 0,5 мм. Вторичная обмотка, изготовлена из меди или алюминия и имеет прямоугольное сечение.Primary bifilar windings are winding with paired turns in the amount of 40 turns of enameled copper or aluminum wire PETV-2 with a cross section of 0.5 mm. The conclusions of the primary bifilar windings are made of copper or aluminum enameled wire with a cross section of at least 0.5 mm. The secondary winding is made of copper or aluminum and has a rectangular cross section.

При этом к первичным бифилярным обмоткам подключается измерительное оборудование - осциллограф и измерительный генератор, а вторичная обмотка подключается к обмотке исследуемого силового трансформатора.In this case, measuring equipment is connected to the primary bifilar windings - an oscilloscope and a measuring generator, and the secondary winding is connected to the winding of the power transformer under study.

Устройство согласования представляет собой широкополосный трансформатор (ШПТ) с известным волновым сопротивлением, первичные обмотки которого согласованы с сопротивлением измерительного оборудования (50 Ом), а вторичная обмотка - с сопротивлением исследуемого оборудования (волновое сопротивление обмотки силового трансформатора). ШПТ выполнен на ферритовом тороидальном сердечнике на основе никель-цинкового феррита с проницаемостью не менее 100 Гн/м, с габаритными размерами не менее 32×20×9 мм, обеспечивающими передачу сигналов с уровнем не менее +33 дБм (10 В на сопротивлении 50 Ом) и частотой до 30 МГц. Первичные обмотки ШПТ представляют собой бифилярную намотку парными витками в количестве 40 витков эмалированным медным или алюминиевым проводом ПЭТВ-2 сечением 0,5 мм.The matching device is a broadband transformer (SHPT) with a known wave impedance, the primary windings of which are matched with the resistance of the measuring equipment (50 Ohm), and the secondary winding is matched with the resistance of the equipment under study (the wave impedance of the power transformer winding). The SHPT is made on a ferrite toroidal core based on nickel-zinc ferrite with a permeability of at least 100 H/m, with overall dimensions of at least 32×20×9 mm, providing signal transmission with a level of at least +33 dBm (10 V at a resistance of 50 Ohm ) and frequency up to 30 MHz. The primary windings of the SHPT are a bifilar winding with paired turns in the amount of 40 turns of enameled copper or aluminum wire PETV-2 with a cross section of 0.5 mm.

Чтобы каждая линия была нагружена на согласованное сопротивление необходимо выполнить условия:In order for each line to be loaded with a matched resistance, the following conditions must be met:

Figure 00000001
Figure 00000001

Rвх - входное волновое сопротивление, Ом; Zc - волновое сопротивление линии, Ом; R in - input impedance, Ohm; Z c - line impedance, Ohm;

Rн - волновое сопротивление нагрузки, Ом; N - коэффициент трансформации.R n - wave impedance of the load, Ohm; N is the transformation ratio.

На чертежах представлены: The drawings show:

на фиг.1 - схема устройства согласования, вид спереди, где: 1 - ферритовый тороидальный сердечник, 2 - выводы первичных бифилярных обмоток, 3 - вторичная обмотка, figure 1 - diagram of the matching device, front view, where: 1 - ferrite toroidal core, 2 - outputs of the primary bifilar windings, 3 - secondary winding,

на фиг. 2 - схема устройства согласования, вид сбоку, где: 1 - ферритовый тороидальный сердечник, 3 - вторичная обмотка;in fig. 2 - diagram of the matching device, side view, where: 1 - ferrite toroidal core, 3 - secondary winding;

на фиг. 3 - принципиальная схема устройства согласования, где 1 - ферритовый тороидальный сердечник, 3 - вторичная обмотка, 4 - первая первичная бифилярная обмотка, 5 - вторая первичная бифилярная обмотка; in fig. 3 is a schematic diagram of a matching device, where 1 is a ferrite toroidal core, 3 is a secondary winding, 4 is the first primary bifilar winding, 5 is the second primary bifilar winding;

на фиг. 4 - зависимость амплитуды сигнала отклика в обмотке силового трансформатора от времени: а - согласование с помощью устройства согласования, б - согласование с помощью активного сопротивления.in fig. 4 - dependence of the amplitude of the response signal in the winding of a power transformer on time: a - matching with a matching device, b - matching with active resistance.

Фиг. 4 иллюстрирует результаты исследования амплитудно-временной характеристики обмотки исследуемого трансформатора с классической схемой согласования с помощью активного сопротивления и с использованием согласующего устройства.Fig. 4 illustrates the results of a study of the amplitude-time characteristics of the winding of the transformer under study with a classical matching circuit using active resistance and using a matching device.

Устройство согласования содержит ферритовый тороидальный сердечник 1 с проницаемостью не менее 100 Гн/м 1, первую первичную бифилярную обмотку 4 и вторую первичную бифилярную обмотку 5, выполненные парными витками эмалированного медного или алюминиевого провода, выводы первичных бифилярных обмоток 2 для подключения измерительного оборудования - генератора и осциллографа, намотанные медным или алюминиевым эмалированным проводом марки ПЭТВ-2, вторичную обмотку 3, представленную медной или алюминиевой шиной прямоугольного сечения для подключения обмотки исследуемого силового трансформатора.The matching device contains a ferrite toroidal core 1 with a permeability of at least 100 H/m 1, the first primary bifilar winding 4 and the second primary bifilar winding 5, made of paired turns of enameled copper or aluminum wire, the outputs of the primary bifilar windings 2 for connecting measuring equipment - a generator and oscilloscope, wound with copper or aluminum enameled wire of the PETV-2 brand, secondary winding 3, represented by a copper or aluminum rectangular busbar for connecting the winding of the power transformer under study.

Выводы первичных бифилярных обмоток 2 могут быть изготовлены из медного или алюминиевого эмалированного провода сечением не менее 0,5 мм. The conclusions of the primary bifilar windings 2 can be made of copper or aluminum enameled wire with a cross section of at least 0.5 mm.

Вторичная обмотка 3, представленная медной или алюминиевой шиной может быть изготовлена из меди или алюминия и иметь прямоугольное сечение.The secondary winding 3, represented by a copper or aluminum bus, can be made of copper or aluminum and have a rectangular cross section.

Сведения, подтверждающие возможность достижения, указанного выше технического результата.Information confirming the possibility of achieving the above technical result.

В предложенном техническом решении для диагностики механического состояния обмотки силового трансформатора, используют устройство согласования, которое согласует сопротивление обмотки исследуемого трансформатора с сопротивлением измерительного оборудования величиной в 50 Ом и содержит ферритовый тороидальный сердечник на основе никель-цинкового феррита с проницаемостью не менее 100 Гн/м, с габаритными размерами не менее 32×20×9 мм, обеспечивающий передачу сигналов с уровнем не менее +33 дБм и частотой до 30 МГц, две первичные бифилярные обмотки и вторичную обмотку.In the proposed technical solution for diagnosing the mechanical state of the winding of a power transformer, a matching device is used that matches the resistance of the winding of the transformer under study with the resistance of the measuring equipment of 50 Ohms and contains a ferrite toroidal core based on nickel-zinc ferrite with a permeability of at least 100 Gn/m, with overall dimensions of at least 32×20×9 mm, providing signal transmission with a level of at least +33 dBm and a frequency of up to 30 MHz, two primary bifilar windings and a secondary winding.

Для увеличения динамического диапазона напряжения (амплитудной составляющей) гармонических колебаний отклика обмотки трансформатора и уменьшения потерь на согласование волновых сопротивлений к исследуемой обмотке силового трансформатора подключается вторичная обмотка 3, представленная медной или алюминиевой шиной прямоугольного сечения. На первую первичную бифилярную обмотку 4 устройства согласования подается измерительный импульс напряжения с измерительного генератора (на фигурах не показан), что приводит к возникновению импульса тока во вторичной обмотке 3 устройства согласования за счет магнитной связи в ферритовом тороидальном сердечнике 1. Для снятия сигнала отклика исследуемой обмотки к второй первичной бифилярной обмотке 5 устройства согласования подключается осциллограф (на фигурах не показан). За счет применения устройства согласования с волновым сопротивлением выводов первичных бифилярных обмоток 2, равным 50 Ом (сопротивлению измерительного оборудования) достигается уменьшение потерь на согласование волновых сопротивлений [2] и увеличение амплитудной составляющей сигнала отклика обмотки исследуемого трансформатора. To increase the dynamic voltage range (amplitude component) of the harmonic oscillations of the response of the transformer winding and reduce losses for matching wave impedances, the secondary winding 3 is connected to the investigated winding of the power transformer, represented by a copper or aluminum bus of rectangular cross section. The first primary bifilar winding 4 of the matching device is supplied with a measuring voltage pulse from the measuring generator (not shown in the figures), which leads to the appearance of a current pulse in the secondary winding 3 of the matching device due to magnetic coupling in the ferrite toroidal core 1. To remove the response signal of the winding under study an oscilloscope is connected to the second primary bifilar winding 5 of the matching device (not shown in the figures). By using a matching device with a wave impedance of the outputs of the primary bifilar windings 2 equal to 50 Ohm (resistance of the measuring equipment), a decrease in losses for matching wave impedances [2] and an increase in the amplitude component of the response signal of the winding of the transformer under study are achieved.

Результаты исследования динамического диапазона напряжения гармонических колебаний отклика обмотки трансформатора, представленные на фиг.4 показывают, что амплитуда на пиках гармонических колебаний при использовании устройства согласования на 1,7 В больше чем при использовании активного добавочного сопротивления. Таким образом, увеличение динамического диапазона при проведении измерений составляет 4,5 %.The results of the study of the dynamic voltage range of the harmonic oscillations of the response of the transformer winding, shown in Fig.4 show that the amplitude at the peaks of harmonic oscillations when using a matching device is 1.7 V greater than when using an active additional resistance. Thus, the increase in the dynamic range during measurements is 4.5%.

Список литературы Bibliography

1. Александров Н. М. Совершенствование метода диагностики механического состояния обмоток силовых трансформаторов: дис. ... канд. тех. наук: 05.09.01 / Александров Николай Михайлович. - Самара, 2020. - 142 с.1. Alexandrov N. M. Improvement of the method for diagnosing the mechanical state of the windings of power transformers: dis. ... cand. those. Sciences: 05.09.01 / Alexandrov Nikolai Mikhailovich. - Samara, 2020. - 142 p.

2. Дегтярь Г.А. Трансформаторы в цепях согласования и сложением мощностей радиочастотных генераторов: учебное пособие. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. - 504 с. - (Серия «Учебники НГТУ).2. Degtyar G.A. Transformers in matching circuits and power addition of radio frequency generators: a tutorial. - Novosibirsk: Publishing House of NGTU, 2003. - 504 p. - (Series "Textbooks of NSTU).

Claims (3)

1. Устройство для диагностики механического состояния обмоток силовых трансформаторов, содержащее устройство согласования, отличающееся тем, что устройство согласования представляет собой широкополосный трансформатор с волновым сопротивлением, содержащий ферритовый тороидальный сердечник на основе никель-цинкового феррита с проницаемостью не менее 100 Гн/м, с габаритными размерами не менее 32×20×9 мм, обеспечивающий передачу сигналов с уровнем не менее +33 дБм и частотой до 30 МГц, две первичные бифилярные обмотки с выводами для подключения измерительного оборудования и вторичную обмотку, первичные бифилярные обмотки которого согласованы с сопротивлением измерительного оборудования 50 Ом, а вторичная обмотка - с сопротивлением исследуемого оборудования.1. A device for diagnosing the mechanical state of the windings of power transformers, containing a matching device, characterized in that the matching device is a broadband transformer with wave resistance, containing a ferrite toroidal core based on nickel-zinc ferrite with a permeability of at least 100 Gn/m, with overall with dimensions of at least 32×20×9 mm, providing transmission of signals with a level of at least +33 dBm and a frequency of up to 30 MHz, two primary bifilar windings with leads for connecting measuring equipment and a secondary winding, the primary bifilar windings of which are matched with the resistance of the measuring equipment 50 Ohm, and the secondary winding - with the resistance of the equipment under study. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первичные бифилярные обмотки представляют собой намотку парными витками в количестве 40 витков эмалированным медным или алюминиевым проводом ПЭТВ-2 сечением 0,5 мм.2. The device according to claim 1, characterized in that the primary bifilar windings are winding with paired turns in the amount of 40 turns of enameled copper or aluminum wire PETV-2 with a cross section of 0.5 mm. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вторичная обмотка, изготовлена из меди или алюминия и имеет прямоугольное сечение.3. The device according to claim 1, characterized in that the secondary winding is made of copper or aluminum and has a rectangular cross section.
RU2022133446U 2022-12-20 Device for diagnosing the mechanical condition of power transformer windings RU217981U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU217981U1 true RU217981U1 (en) 2023-04-28

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU546023A1 (en) * 1974-06-03 1977-02-05 Предприятие П/Я А-7672 Broadband transformer
SU980174A1 (en) * 1980-11-28 1982-12-07 Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетический Институт Matching transformer
SU987694A1 (en) * 1980-10-20 1983-01-07 Московский Ордена Ленина Энергетический Институт Matching transformer
RU2076365C1 (en) * 1993-03-11 1997-03-27 Совместное предприятие "Элва Интротэкс Ко Лтд." Wide-band balancing transformer
WO2011008866A1 (en) * 2009-07-15 2011-01-20 Varian, Inc 1:9 broadband transmission line transformer
RU2682082C1 (en) * 2018-05-04 2019-03-14 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method of control of mechanical condition of transformer windings

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU546023A1 (en) * 1974-06-03 1977-02-05 Предприятие П/Я А-7672 Broadband transformer
SU987694A1 (en) * 1980-10-20 1983-01-07 Московский Ордена Ленина Энергетический Институт Matching transformer
SU980174A1 (en) * 1980-11-28 1982-12-07 Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетический Институт Matching transformer
RU2076365C1 (en) * 1993-03-11 1997-03-27 Совместное предприятие "Элва Интротэкс Ко Лтд." Wide-band balancing transformer
WO2011008866A1 (en) * 2009-07-15 2011-01-20 Varian, Inc 1:9 broadband transmission line transformer
RU2682082C1 (en) * 2018-05-04 2019-03-14 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method of control of mechanical condition of transformer windings

Similar Documents

Publication Publication Date Title
da Silva Costa et al. Coupling for power line communications: A survey
Van Rensburg et al. Design of a bidirectional impedance-adapting transformer coupling circuit for low-voltage power-line communications
US3453574A (en) High-frequency,wide-band transformer
US20140152123A1 (en) Single-wire electric transmission line
Rodrigo et al. High performance broadband capacitive coupler for partial discharge cable tests
RU217981U1 (en) Device for diagnosing the mechanical condition of power transformer windings
Graneau et al. A high‐voltage transmission‐line pulse transformer with very low droop
RU2792177C1 (en) Matching device for diagnosing the mechanical state of power transformer windings
RU2795674C1 (en) Method for matching resistances for diagnosing mechanical state of power transformer windings
US4839616A (en) Broadband impedance transformer
EP0302746B1 (en) Apparatus for and method of discriminating signals
CN203798967U (en) Detection impedance unit of long-distance high-voltage cable partial discharging and fault positioning
US5508673A (en) High frequency transformer apparatus
CN217655199U (en) Suppression module of power frequency interference in dielectric loss test
JPH0628742U (en) Probe
US2001847A (en) System for the neutralization of inductive interference
US11217386B2 (en) Transformers, power converters having tranformers, and methods of converting electrical power
CN113740640B (en) Line impedance stabilization network structure suitable for pulse current injection
RU173214U1 (en) POWERFUL AGREEMENT HIGH-FREQUENCY TRANSFORMER 37.5: 75 Ohm
SU1506487A1 (en) Symmetry transformer
SU1739409A1 (en) Switch
CN215641750U (en) Fill on-spot ground resistance testing arrangement of electric pile
EP3399654B1 (en) Method for signal transmission via an electrical power transmission pathway, and signal transmission system using the same
SU860148A1 (en) Wide band transformer
SU1436135A1 (en) Pulsed transformer