RU2483409C1 - Secondary of power supply source with power takeoff from phase wire of industrial frequency high-voltage power transmission line - Google Patents
Secondary of power supply source with power takeoff from phase wire of industrial frequency high-voltage power transmission line Download PDFInfo
- Publication number
- RU2483409C1 RU2483409C1 RU2012116845/07A RU2012116845A RU2483409C1 RU 2483409 C1 RU2483409 C1 RU 2483409C1 RU 2012116845/07 A RU2012116845/07 A RU 2012116845/07A RU 2012116845 A RU2012116845 A RU 2012116845A RU 2483409 C1 RU2483409 C1 RU 2483409C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase wire
- converter
- secondary winding
- voltage
- magnetic conductor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Ac-Ac Conversion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, в частности к вторичным источникам питания.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to secondary power sources.
Известен вторичный источник бесперебойного питания с отбором мощности от тока фазного провода, содержащий первичный преобразователь в виде трансформатора тока, первичной обмоткой которого является фазный провод, а вторичная обмотка подключена к входным зажимам трансформатора напряжения, выходная обмотка которого подключена к выпрямительному диодному мосту, выход которого подключен к преобразователю напряжения, к которому подключена нагрузка (патент РФ №2379742, G05F 1/618 (2006/01), БИ №2 от 20.01.10 г.).Known is a secondary uninterruptible power supply with power take-off from a phase wire current, comprising a primary converter in the form of a current transformer, the primary winding of which is a phase wire, and a secondary winding connected to the input terminals of a voltage transformer, the output winding of which is connected to a rectifier diode bridge, the output of which is connected to the voltage converter to which the load is connected (RF patent No. 2379742, G05F 1/618 (2006/01), BI No. 2 of 01.20.10).
Недостатком вторичного источника бесперебойного питания с отбором мощности от тока фазного провода является сложность конструкции, низкая эффективность, большая масса и габариты.The disadvantage of a secondary uninterruptible power supply with power take-off from the phase wire current is the design complexity, low efficiency, large weight and dimensions.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является вторичный источник питания с отбором мощности от тока фазного провода высокого напряжения промышленной частоты, содержащий первичный преобразователь в виде трансформатора тока, первичная обмотка которого включена между источником питания и его нагрузкой, а вторичная обмотка через выпрямитель каскадно соединена с параллельно включенным полярным конденсатором и нагрузкой преобразователя (патент РФ №2326479, МПК Н02Н 03/08 (2006/01), опубл. 10.06.2008 г.).Closest to the proposed technical solution is a secondary power source with power take-off from the current of a phase wire of high voltage of industrial frequency, containing a primary converter in the form of a current transformer, the primary winding of which is connected between the power source and its load, and the secondary winding through the rectifier is cascaded in parallel included polar capacitor and the load of the Converter (RF patent No. 2326479, IPC Н02Н 03/08 (2006/01), publ. 06/10/2008).
Недостатком вторичного источника питания является недостаточный уровень мощности, снимаемой с трансформатора тока на относительно небольшую нагрузку, превышающую единицы Ом.The disadvantage of the secondary power source is the insufficient level of power removed from the current transformer for a relatively small load exceeding units of Ohms.
Техническим результатом изобретения является повышение уровня мощности, отбираемой от фазного провода линии электропередачи высокого напряжения промышленной частоты на относительно большую нагрузку, превышающую единицы Ом, при сохранении небольших габаритов и массы устройства.The technical result of the invention is to increase the level of power taken from the phase wire of a high-voltage power line of industrial frequency to a relatively large load exceeding units of Ohm, while maintaining the small dimensions and mass of the device.
Этот результат достигается тем, что известный вторичный источник питания с отбором мощности от фазного провода линии электропередачи высокого напряжения промышленной частоты, содержащий первичный преобразователь, который образован замкнутым магнитопроводом, на котором размещена вторичная обмотка, в центральное отверстие замкнутого магнитопровода пропущен фазный провод, зажимы вторичной обмотки образуют выходные зажимы первичного преобразователя, преобразователь-регулятор напряжения, к выходным зажимам которого подключена нагрузка, снабжен неполярным конденсатором, вторичная обмотка первичного преобразователя выполнена с числом витков W, которое определяется соотношением , где U - действующее значение выходного напряжения первичного преобразователя в режиме холостого хода, lcp - средняя линия замкнутого магнитопровода, S - поперечное сечение магнитопровода, k - производная линейного участка основной кривой намагничивания материала магнитопровода, I - минимальное значение силы тока в фазном проводе, выходные зажимы вторичной обмотки подключены к входным зажимам преобразователя-регулятора напряжения через последовательно включенный неполярный конденсатор, причем емкость неполярного конденсатора определяет реактивное сопротивление на частоте фазного тока, равное по модулю реактивному сопротивлению вторичной обмотки на основной частоте фазного тока в фазном проводе.This result is achieved by the fact that the known secondary power source with power take-off from a phase wire of a high-frequency power line of industrial frequency, containing a primary converter, which is formed by a closed magnetic circuit on which the secondary winding is placed, a phase wire is passed into the central hole of the closed magnetic circuit, terminals of the secondary winding form the output terminals of the primary converter, the voltage regulator-converter, to the output terminals of which a load is connected ka is provided with a non-polar capacitor, the secondary winding of the primary device is provided with a number of turns W, which is defined by the relation where U is the actual value of the output voltage of the primary converter in idle mode, l cp is the middle line of the closed magnetic circuit, S is the cross section of the magnetic circuit, k is the derivative of the linear section of the main magnetization curve of the material of the magnetic circuit, I is the minimum value of the current in the phase wire, the output terminals of the secondary winding are connected to the input terminals of the converter-voltage regulator through a series-connected non-polar capacitor, and the capacitance of the non-polar capacitor is determined t reactance at the frequency of the phase current, equal in magnitude to the reactance of the secondary winding at the fundamental frequency of the phase current in the phase wire.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана функциональная схема вторичного источника питании с отбором мощности от фазного провода линии электропередачи высокого напряжения промышленной частоты.The invention is illustrated in the drawing, which shows a functional diagram of a secondary power source with power take-off from the phase wire of a high-voltage power line of industrial frequency.
Вторичный источник питания с отбором мощности от фазного провода 1 линии электропередачи высокого напряжения промышленной частоты содержит первичный преобразователь 2, который образован замкнутым магнитопроводом 3, на котором размещена вторичная обмотка 4, а в центральное отверстие замкнутого магнитопровода 3 пропущен фазный провод 1. Зажимы 5 и 6 вторичной обмотки 4 образуют выходные зажимы первичного преобразователя 2. Выходные зажимы 5 и 6 вторичной обмотки 4 первичного преобразователя 2 подключены к входным зажимам преобразователя-регулятора напряжения 7 через последовательно включенный неполярный конденсатор 8. К выходным зажимам 9 и 10 преобразователя-регулятора напряжения 7 подключена нагрузка 11.The secondary power source with power take-off from the phase wire 1 of the industrial high-voltage power line contains a primary converter 2, which is formed by a closed magnetic circuit 3, on which a secondary winding 4 is placed, and a phase wire 1 is passed into the central hole of the closed magnetic circuit 3. Clips 5 and 6 the secondary winding 4 form the output terminals of the primary Converter 2. The output terminals 5 and 6 of the secondary winding 4 of the primary Converter 2 are connected to the input terminals of the Converter-regul voltage regulator 7 through a series-connected non-polar capacitor 8. A load 11 is connected to the output terminals 9 and 10 of the converter-voltage regulator 7.
Вторичный источник питания с отбором мощности от фазного провода линии электропередачи высокого напряжения промышленной частоты работает следующим образом.A secondary power source with power take-off from the phase wire of a high-voltage power line of industrial frequency operates as follows.
Ток, протекающий в фазном проводе 1, возбуждает электромагнитное поле в замкнутом магнитопроводе 3, напряженность которого приближенно определена соотношением , где I - значение силы тока в фазном проводе, lcp - средняя линия замкнутого магнитопровода. Напряженность магнитного поля Н в соответствии с основной кривой намагничивания материала магнитопровода 3 наводит на зажимах 5 и 6 вторичной обмотки 4, размещенной на магнитопроводе 3, напряжение, пропорциональное числу витков W. Требуемое число витков вторичной обмотки определяется соотношением , где U - действующее значение выходного напряжения первичного преобразователя в режиме холостого хода, lcp - средняя линия замкнутого магнитопровода, S - поперечное сечение магнитопровода, k - производная линейного участка основной кривой намагничивания материала магнитопровода, Imin - минимальное значение силы тока в фазном проводе. Образованный первичный преобразователь 2 качественно отличается от трансформаторов напряжения тем, что не содержит традиционной первичной обмотки, которая формируется аналогично трансформатору тока в виде провода - фазного провода 1, пропущенного в отверстие замкнутого магнитопровода 3, поэтому напряженность магнитного поля в нем формируется согласно закону полного тока. При этом применение закона полного тока оказывается возможным с заменой кольцевых линий напряженности поля на среднюю линию магнитопровода 3.The current flowing in the phase wire 1 excites an electromagnetic field in a closed magnetic circuit 3, the intensity of which is approximately determined by the ratio , where I is the value of the current strength in the phase wire, l cp is the middle line of the closed magnetic circuit. The magnetic field H in accordance with the main magnetization curve of the material of the magnetic circuit 3 induces at the terminals 5 and 6 of the secondary winding 4 located on the magnetic circuit 3, a voltage proportional to the number of turns W. The required number of turns of the secondary winding is determined by the ratio where U is the actual value of the output voltage of the primary converter in idle mode, l cp is the middle line of the closed magnetic circuit, S is the cross section of the magnetic circuit, k is the derivative of the linear portion of the main magnetization curve of the material of the magnetic circuit, I min is the minimum current in the phase wire . The formed primary converter 2 differs qualitatively from voltage transformers in that it does not contain a traditional primary winding, which is formed similarly to a current transformer in the form of a wire - a phase wire 1, passed into the hole of a closed magnetic circuit 3, so the magnetic field in it is formed according to the law of the total current. In this case, the application of the total current law is possible with the replacement of the ring lines of the field strength by the middle line of the magnetic circuit 3.
Учитывая малость величины напряженности магнитного поля, наводимую током в фазном проводе 1 в магнитопроводе 3, для создания практически интересных (обычно это 5…12 вольт) величин напряжения на выходных зажимах 5 и 6 первичного преобразователя 2, подключенных к типовым нагрузкам 5…25 Ом, число витков вторичной обмотки 4 приходится увеличивать до нескольких сотен (в зависимости от величины тока в фазном проводе). Однако при этом резко возрастает внутреннее сопротивление первичного преобразователя 2, что ограничивает возможность эффективного отбора мощности в нагрузку. Для преодоления возникающего противоречия между необходимым большим числом витков W и соответствующим этому большому внутреннему сопротивлению оказывается достаточным реализовать в выходной цепи первичного преобразователя 2 режим последовательного резонанса. Это объясняется тем, что основной вклад во внутреннее сопротивление первичного преобразователя 2 вносит реактивное сопротивление индуктивности вторичной обмотки 4.Given the small magnitude of the magnetic field induced by the current in the phase wire 1 in the magnetic circuit 3, to create almost interesting (usually 5 ... 12 volts) voltage values at the output terminals 5 and 6 of the primary Converter 2 connected to typical loads of 5 ... 25 Ohms, the number of turns of the secondary winding 4 has to be increased to several hundred (depending on the magnitude of the current in the phase wire). However, this sharply increases the internal resistance of the primary Converter 2, which limits the possibility of efficient power take-off to the load. To overcome the contradiction between the necessary large number of turns W and the corresponding large internal resistance, it turns out to be sufficient to implement the mode of series resonance in the output circuit of the primary converter 2. This is because the main contribution to the internal resistance of the primary transducer 2 is made by the reactance of the inductance of the secondary winding 4.
Повышение уровня мощности, отбираемой от фазного провода линии электропередачи высокого напряжения промышленной частоты на относительно небольшую нагрузку, превышающую единицы Ом, при сохранении небольших габаритов и массы устройства - достигнута за счет конструкции первичного преобразователя 2, по существу в виде многовиткового дросселя, и реализации резонансного режима в цепи съема мощности за счет последовательно включенного неполярного конденсатора 8.The increase in the power level taken from the phase wire of the high-voltage power line of industrial frequency to a relatively small load exceeding unity Ohms, while maintaining the small dimensions and mass of the device, was achieved due to the design of the primary converter 2, essentially in the form of a multi-turn reactor, and the implementation of the resonant mode in the circuit power removal due to the series-connected non-polar capacitor 8.
Вторичный источник бесперебойного питания с отбором мощности от фазного провода 1 линии электропередачи высокого напряжения 110 кВ круговой промышленной частоты ω=314 рад/с, на основе магнитопровода 3 типоразмера ПЛ 20×40-80 из анизотропной холоднокатаной стали марки 3406 при числе витков вторичной обмотки, равном 300, из провода ПЭВ диаметром 0,9 мм позволил снять на нагрузку 24 Ома напряжение от 15 до 25 В при изменении фазного тока в пределах от 100 до 300 А. Этой мощности достаточно для обеспечения работы, например, маломощных первичных датчиков и систем радиоканальной передачи данных в автономных системах автоматики ЛЭП.Secondary uninterruptible power supply with power take-off from a phase wire 1 of a 110 kV high-voltage power line of circular industrial frequency ω = 314 rad / s, based on magnetic circuit 3 of standard size 20 × 40-80 PL from anisotropic cold-rolled steel grade 3406 with the number of turns of the secondary winding, equal to 300, from a PEV wire with a diameter of 0.9 mm, it was possible to remove a voltage of 15 to 25 V from a load of 24 Ohms with a phase current ranging from 100 to 300 A. This power is sufficient to ensure operation, for example, of low-power primary sensors and a system radio channel data transmission in the autonomous transmission lines automation systems.
Использование вторичного источника питания с отбором мощности от фазного провода линии электропередачи высокого напряжения промышленной частоты позволяет обеспечить устойчивый режим питания автономных автоматических измерительных устройств, размещенных под высоким потенциалом проводов высоковольтных линий.The use of a secondary power source with power take-off from a phase wire of a high-voltage power line of industrial frequency makes it possible to provide a stable power supply mode for autonomous automatic measuring devices located at high potential of high-voltage line wires.
Claims (1)
где U - действующее значение выходного напряжения первичного преобразователя в режиме холостого хода, lcp - средняя линия замкнутого магнитопровода, S - поперечное сечение магнитопровода, k - производная линейного участка основной кривой намагничивания материала магнитопровода, I - минимальное значение силы тока в фазном проводе, выходные зажимы вторичной обмотки подключены к входным зажимам преобразователя-регулятора напряжения через последовательно включенный неполярный конденсатор, причем емкость неполярного конденсатора определяет реактивное сопротивление на частоте фазного тока, равное по модулю реактивному сопротивлению вторичной обмотки на основной частоте фазного тока в фазном проводе. A secondary power source with power take-off from a phase wire of an industrial frequency high-voltage power line, containing a primary converter, which is formed by a closed magnetic circuit, on which the secondary winding is placed, a phase wire is passed into the central hole of the closed magnetic circuit, the terminals of the secondary winding form the output terminals of the primary converter, the converter a voltage regulator, to the output terminals of which a load is connected, characterized in that it is equipped with a non-polar by the capacitor, the secondary winding of the primary transducer is made with the number of turns W, which is determined by the ratio
where U is the effective value of the output voltage of the primary converter in idle mode, l cp is the middle line of the closed magnetic circuit, S is the cross section of the magnetic circuit, k is the derivative of the linear portion of the main magnetization curve of the material of the magnetic circuit, I is the minimum current strength in the phase wire, output the terminals of the secondary winding are connected to the input terminals of the converter-voltage regulator through a series-connected non-polar capacitor, and the capacitance of the non-polar capacitor determines reactance at the frequency of the phase current, equal in magnitude to the reactance of the secondary winding at the fundamental frequency of the phase current in the phase wire.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012116845/07A RU2483409C1 (en) | 2012-04-26 | 2012-04-26 | Secondary of power supply source with power takeoff from phase wire of industrial frequency high-voltage power transmission line |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012116845/07A RU2483409C1 (en) | 2012-04-26 | 2012-04-26 | Secondary of power supply source with power takeoff from phase wire of industrial frequency high-voltage power transmission line |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2483409C1 true RU2483409C1 (en) | 2013-05-27 |
Family
ID=48792049
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012116845/07A RU2483409C1 (en) | 2012-04-26 | 2012-04-26 | Secondary of power supply source with power takeoff from phase wire of industrial frequency high-voltage power transmission line |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2483409C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017116563A1 (en) * | 2015-12-22 | 2017-07-06 | Cooper Technologies Company | Dynamic tuning for harvesting energy from current transformers |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1403034A1 (en) * | 1986-08-11 | 1988-06-15 | Серпуховское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Ленинского комсомола | Method of regulating secondary voltage supply sources |
SU1758814A2 (en) * | 1991-01-11 | 1992-08-30 | Научно-исследовательский институт радиотехнических измерений | Secondary power supply |
RU2301438C1 (en) * | 2005-11-07 | 2007-06-20 | Федеральное агентство по атомной энергии | Secondary power supply |
RU2326479C1 (en) * | 2007-01-17 | 2008-06-10 | Ооо "Научно-Производственный Центр "Энергоавтоматика" | Electric power transducer |
RU2414034C1 (en) * | 2010-04-07 | 2011-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ(ТУ)") | Secondary power supply with power take-off from phase conductor current |
-
2012
- 2012-04-26 RU RU2012116845/07A patent/RU2483409C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1403034A1 (en) * | 1986-08-11 | 1988-06-15 | Серпуховское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Ленинского комсомола | Method of regulating secondary voltage supply sources |
SU1758814A2 (en) * | 1991-01-11 | 1992-08-30 | Научно-исследовательский институт радиотехнических измерений | Secondary power supply |
RU2301438C1 (en) * | 2005-11-07 | 2007-06-20 | Федеральное агентство по атомной энергии | Secondary power supply |
RU2326479C1 (en) * | 2007-01-17 | 2008-06-10 | Ооо "Научно-Производственный Центр "Энергоавтоматика" | Electric power transducer |
RU2414034C1 (en) * | 2010-04-07 | 2011-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ(ТУ)") | Secondary power supply with power take-off from phase conductor current |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017116563A1 (en) * | 2015-12-22 | 2017-07-06 | Cooper Technologies Company | Dynamic tuning for harvesting energy from current transformers |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2348610A1 (en) | Non-contact power transmission device and design method thereof | |
Park et al. | 5m-off-long-distance inductive power transfer system using optimum shaped dipole coils | |
Abd Aziz et al. | A Study on wireless power transfer using tesla coil technique | |
Deng et al. | MHz frequencies, kW, 30 cm gap wireless power transfer with low air gap flux density and high efficiency using surface spiral winding coils | |
RU2483409C1 (en) | Secondary of power supply source with power takeoff from phase wire of industrial frequency high-voltage power transmission line | |
CN204116588U (en) | The big current transient characterisitics pick-up unit of electronic current mutual inductor | |
Murakami et al. | Effects of Q factor on wireless power transmission by magnetic resonant coupling | |
RU2496204C1 (en) | Secondary uninterrupted power supply with power takeoff from phase conductor current | |
Woronowicz et al. | A practical approach to inductive power transfer systems for transportation applications using boucherot bridge method | |
RU120519U1 (en) | SECONDARY POWER SUPPLY WITH POWER TAKE-OFF FROM PHASE WIRE OF HIGH-VOLTAGE INDUSTRIAL FREQUENCY LINE | |
CN104052302A (en) | Current distribution apparatus | |
CN106680744A (en) | Method for analyzing ferromagnetic features of sensing electricity taking device of high tension transmission line | |
Lu et al. | Modeling and analysis of magnetically coupled resonant wireless power transfer system with rectifier bridge LED load | |
CN102420041A (en) | Transformer and transformation device | |
McLean et al. | Electric field breakdown in wireless power transfer systems due to ferrite dielectric polarizability | |
US20200051738A1 (en) | Current Transformer with Current Branches on Primary Conductor | |
RU2414034C1 (en) | Secondary power supply with power take-off from phase conductor current | |
JP5723590B2 (en) | Power supply | |
US10083789B2 (en) | Apparatus for reducing a magnetic unidirectional flux component in the core of a transformer | |
Jeong et al. | Analytical investigation of optimal wireless power transfer topology for electric vehicles | |
RU2645222C2 (en) | Device and method of electric signals amplification | |
CN205139225U (en) | Current transformer current detection circuit | |
Bunnoon et al. | Right-of-Way Monitoring Camera Storage Energy Around High Voltage Power Transmission Using Hybrid Energy Harvesting-M field, E field to Super Capacitor Batteries Back-Up Charger | |
Sirinamaratana et al. | A series DC power line communication and its application to monitoring photo-voltaic strings | |
JP2019161686A (en) | Non-contact power supply system and power transmission device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170427 |