RU2491559C1 - Method to determine resistance and inductance of scattering of primary winding of voltage transformer - Google Patents

Method to determine resistance and inductance of scattering of primary winding of voltage transformer Download PDF

Info

Publication number
RU2491559C1
RU2491559C1 RU2012116847/28A RU2012116847A RU2491559C1 RU 2491559 C1 RU2491559 C1 RU 2491559C1 RU 2012116847/28 A RU2012116847/28 A RU 2012116847/28A RU 2012116847 A RU2012116847 A RU 2012116847A RU 2491559 C1 RU2491559 C1 RU 2491559C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
resistance
primary winding
exponent
voltage
inductance
Prior art date
Application number
RU2012116847/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Иванович Диденко
Алексей Анатольевич Москвичев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ")
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВПО "НИУ "МЭИ")
Priority to RU2012116847/28A priority Critical patent/RU2491559C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2491559C1 publication Critical patent/RU2491559C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: in the available method of measurement of inductance of scattering of the primary winding of the voltage transformer as product of the time constant of the transition process τ and active resistance of the oscillographed Rc, circuit Lσ2bh=τ·R11, consisting in measurement of parameters of the second section of the transition process of current as output voltage jumps on one of phases, according to the invention the secondary winding of the same phase is shorted, the voltage surge is sent from the voltage source with negligible resistance to the primary winding, inductance of scattering is determined, as well as resistance of the primary winding of the voltage transformer, the transition process is considered in the form of three exponents, in accordance with the expression i 1 ( t ) = U 1 ( 1 2 R m ( 1 e t τ 1 ) + ( 1 2 R a 1 R m ) ( 1 e t τ 2 ) + ( 1 2 R a + 1 2 R m ) ( 1 e t τ 3 ) ) .
Figure 00000014
EFFECT: possibility to determine both inductance of scattering of a pair of voltage transformer windings and resistance of a pair of voltage transformer windings, at the same time the transition process is considered in the form of three exponents, which helps to more accurately determine transformer parameters.
5 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения сопротивления и индуктивности рассеяния первичной обмотки трансформатора напряжения. Изобретение может быть использовано для диагностики трансформаторов.The invention relates to measuring technique and can be used to determine the resistance and leakage inductance of the primary winding of a voltage transformer. The invention can be used to diagnose transformers.

Для трансформатора напряжения время измерения сопротивления первичной обмотки на постоянном токе при разомкнутой вторичной обмотке составляет десятки минут. Между тем, в промышленности время измерения нежелательно иметь свыше 30 с. [Oleh W. Iwansiw, P. Eng. "The art and science of measuring the winding resistance of power transformers.", 29 October 2011, <http://www.eltelindustries.com/webadmin/PDFs/22042009104706100.pdf>]. Для сокращения времени измерения сопротивления первичной обмотки предложено испытывать трансформатор при скачке входного сигнала и холостом ходе на выходе [GuanGen-zhi, LiuKai, HuangHai-kun, ZhaoLai-hong. "A New Quick Measuring Method of DC Resistance of Transformer's Windings." Gaoyadianqi, HighVoltageAppar., 40, №1, p.50-52, 2004. China, rez. Eng.], когда установившееся значение входного тока и сопротивление первичной обмотки на постоянном токе находится путем экстраполяции. Постоянная времени при этом измерении пропорциональна индуктивности намагничивания. В зависимости от тока она может меняться в 2-3 раза. При измерениях только в начале экспоненты достижение достаточно высокой точности затруднено как из-за изменения индуктивности рассеяния, так и из-за инструментальных погрешностей. Если использовать интервал измерения в несколько постоянных времени, то нелинейность и инструментальные погрешности влияют меньше, но оказывается недостижимым время измерения менее 30 с.For a voltage transformer, the measurement time of the resistance of the primary winding on direct current with an open secondary winding is tens of minutes. Meanwhile, in industry, the measurement time is undesirable to have more than 30 s. [Oleh W. Iwansiw, P. Eng. "The art and science of measuring the winding resistance of power transformers.", October 29, 2011, <http://www.eltelindustries.com/webadmin/PDFs/22042009104706100.pdf>]. To reduce the time of measuring the resistance of the primary winding, it was proposed to test the transformer with a jump in the input signal and idling at the output [GuanGen-zhi, LiuKai, HuangHai-kun, ZhaoLai-hong. "A New Quick Measuring Method of DC Resistance of Transformer's Windings." Gaoyadianqi, HighVoltageAppar., 40, No. 1, p.50-52, 2004. China, rez. Eng.], When the steady-state value of the input current and the resistance of the primary DC winding is found by extrapolation. The time constant in this measurement is proportional to the magnetization inductance. Depending on the current, it can vary by 2-3 times. When measuring only at the beginning of the exponent, achieving a sufficiently high accuracy is difficult both due to a change in the scattering inductance and due to instrumental errors. If the measurement interval is used at several time constants, then the nonlinearity and instrumental errors affect less, but the measurement time is less than 30 s.

Наиболее близким к предлагаемому способу определения индуктивности рассеяния первичной обмотки трансформатора напряжения является определение индуктивности рассеяния высоковольтной (первичной) обмотки LσBH как произведения постоянной времени переходного процесса (τ) на активное сопротивление осциллографируемой цепи (Rц):Closest to the proposed method for determining the leakage inductance of the primary winding of a voltage transformer is the determination of the leakage inductance of the high voltage (primary) winding L σBH as the product of the transient time constant (τ) and the resistance of the oscillographic circuit (R c ):

LσBH=τ*Rц (патент №2377586).L σBH = τ * R c (patent No. 2377586).

Суть метода состоит в том, что на первичную обмотку одной из фаз попеременно подается напряжение постоянного тока и нулевой сигнал, первичные обмотки двух других фаз закорочены через резисторы, а все вторичные обмотки разомкнуты. Измерение индуктивности рассеяния первичной обмотки производится путем расчета постоянной времени по переходному процессу при сбросе входного сигнала на ноль. Активное сопротивление осциллографируемой цепи должно быть измерено каким-то другим способом, который в заявке не обсуждается. Быстродействие определения постоянной времени достаточно высоко по сравнению с предыдущим способом. Недостатком данного способа является отсутствие измерения активного сопротивления. Этот метод не применим для однофазных трансформаторов. Данный способ учитывает только одну экспоненту в переходном процессе, что делает его недостаточно точным.The essence of the method is that the primary winding of one of the phases is alternately supplied with a DC voltage and a zero signal, the primary windings of the other two phases are shorted through resistors, and all secondary windings are open. The measurement of the leakage inductance of the primary winding is made by calculating the transient time constant when the input signal is reset to zero. The resistance of the oscilloscope circuit must be measured in some other way that is not discussed in the application. The speed of determining the time constant is quite high compared to the previous method. The disadvantage of this method is the lack of measurement of active resistance. This method is not applicable for single phase transformers. This method takes into account only one exponent in the transition process, which makes it insufficiently accurate.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в расширении измеряемых параметров и повышении точности измерения.The technical problem solved by the invention is to expand the measured parameters and increase the accuracy of the measurement.

Технический результат, получаемый предлагаемым изобретением, заключается в подаче скачка напряжения с пренебрежимо малым выходным сопротивлением на первичную обмотку трансформатора при коротком замыкании вторичной обмотки при этом возможно определить не только индуктивность рассеяния пары обмоток трансформатора напряжения, но и сопротивление пары обмоток трансформатора напряжения, переходной процесс рассматривается в виде трех экспонент, что способствует более точному определению параметров трансформатора.The technical result obtained by the invention consists in supplying a voltage jump with a negligible output resistance to the primary winding of the transformer when the secondary winding is short-circuited. In this case, it is possible to determine not only the leakage inductance of the pair of voltage transformer windings, but also the resistance of the pair of voltage transformer windings, the transient is considered in the form of three exponentials, which contributes to a more accurate determination of the parameters of the transformer.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе измерения индуктивности рассеяния первичной обмотки трансформатора напряжения как произведение постоянной времени переходного процесса τ на активное сопротивление осцилографируемой Rц цепи LσBH=τ*Rц, состоящем в измерении параметров второго участка переходного процесса тока при скачке входного напряжения на одной из фаз, согласно изобретению вторичную обмотку той же фазы закорачивают, скачок напряжения подают от источника напряжения с пренебрежимо малым сопротивлением на первичную обмотку, определяют индуктивность рассеяния и сопротивление первичной обмотки трансформатора напряжения, переходной процесс рассматривают в виде трех экспонент, в соответствии с выражениемThe specified technical result is achieved by the fact that in the known method for measuring the scattering inductance of the primary winding of a voltage transformer as the product of the transient time constant τ by the active resistance of the oscillogram R c of the circuit L σBH = τ * R c , consisting in measuring the parameters of the second portion of the current transient during the jump input voltage at one of the phases, according to the invention, the secondary winding of the same phase is short-circuited, a voltage surge is supplied from a voltage source with a negligible resistance by gravitating to the primary winding, the scattering inductance and the resistance of the primary winding of the voltage transformer are determined, the transient is considered in the form of three exponentials, in accordance with the expression

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где τ1 - постоянная времени первой экспоненты переходного процесса, принимаемая равной отношению L a 2 R m

Figure 00000002
,where τ 1 is the time constant of the first exponent of the transient, taken equal to the ratio L a 2 R m
Figure 00000002
,

τ2 - постоянная времени второй экспоненты переходного процесса, принимаемая равной отношению L a R a

Figure 00000003
2 is the time constant of the second exponent of the transient, taken equal to the ratio L a R a
Figure 00000003
,

τ3 - постоянная времени третьей экспоненты переходного процесса, принимаемая равной отношению 2 L m R a

Figure 00000004
3 - time constant of the third exponent of the transition process, taken equal to the ratio 2 L m R a
Figure 00000004
,

i1 - входной ток,i 1 - input current,

U1 - скачок напряжения на входе трансформатора,U 1 - voltage surge at the input of the transformer,

Rm - сопротивление намагничивания,R m is the magnetization resistance,

Lm - индуктивность намагничивания,L m - magnetization inductance,

La - индуктивность рассеяния первичной обмотки, принимаемая равной индуктивности рассеяния вторичной обмотки, приведенной к первичной обмотке,L a - leakage inductance of the primary winding, taken equal to the leakage inductance of the secondary winding reduced to the primary winding,

Ra - сопротивление первичной обмотки, принимаемое равным сопротивлению вторичной обмотки, приведенного к первичной обмотке;R a is the resistance of the primary winding, taken equal to the resistance of the secondary winding, reduced to the primary winding;

рассматривается поочередно интервал времени, на котором третья экспонента имеет линейный вид и интервал времени, на котором первая экспонента уже установилась и вторая экспонента имеет линейный вид; учитывается влияние на переходной процесс трансформатора токов первой и третьей экспоненты, после их исключения получается новый переходной процесс и определяется постоянная времени второй экспоненты τ2, а затем сопротивление Ra и индуктивность рассеяния La первичной обмотки трансформатора напряжения.the time interval in which the third exponent is linear and the time interval in which the first exponent has already been established and the second exponent is linear are considered in turn; the influence of the currents of the first and third exponents on the transformer transient is taken into account, after their exclusion a new transient is obtained and the time constant of the second exponent τ 2 is determined, and then the resistance R a and the leakage inductance L a of the primary winding of the voltage transformer.

Фиг.1. Схема замещения трансформатора напряжения.Figure 1. The equivalent circuit of the voltage transformer.

Фиг.2. Переходной процесс для силового трансформатора (частный случай трансформатора напряжения при мощности выше 1 МВт) с типичными параметрами U1=1 B, La=2,89 Гн, Ra=45,56 Ом, Lm=1,033 кГн, Rm=1,21 МОм.Figure 2. Transient process for a power transformer (a special case of a voltage transformer with a power above 1 MW) with typical parameters U 1 = 1 B, L a = 2.89 H, R a = 45.56 Ohm, L m = 1,033 kH, R m = 1.21 megohms.

Фиг.2а. Переходной процесс для силового трансформатора (частный случай трансформатора напряжения при мощности выше 1 МВт) с типичными параметрами U1=1 В, La=2,89 Гн, Ra=45,560 м, Lm=1,033 кГн, Rm=1,21 МОм при исключении влияния третьей экспоненты.Figa. The transient process for a power transformer (a special case of a voltage transformer with a power above 1 MW) with typical parameters U 1 = 1 V, L a = 2.89 H, R a = 45.560 m, L m = 1.033 kH, R m = 1, 21 megohms, excluding the influence of the third exponent.

Фиг.2б. Переходной процесс для силового трансформатора (частный случай трансформатора напряжения при мощности выше 1 МВт) с типичными параметрами U1=1 В, La=2,89 Гн, Ra=45,560 м, Lm=1,033 кГн, Rm=1,21 МОм при исключении влияния третьей и первой экспоненты.Fig.2b. The transient process for a power transformer (a special case of a voltage transformer with a power above 1 MW) with typical parameters U 1 = 1 V, L a = 2.89 H, R a = 45.560 m, L m = 1.033 kH, R m = 1, 21 megohms, excluding the influence of the third and first exponents.

Фиг.3. Устройство, подающее на вход трансформатора напряжения скачок напряжения с пренебрежимо малым сопротивлением.Figure 3. A device that supplies a voltage jump to the input of a voltage transformer with a negligible resistance.

Входной ток трансформатора напряжения, представленного эквивалентной схемой на Фиг.1, при подаче скачка напряжения с пренебрежимо малым выходным сопротивлением на первичную обмотку трансформатора напряжения при коротком замыкании вторичной обмотки изображен на Фиг.2 и может быть с точностью до долей процента записан в виде:The input current of the voltage transformer, represented by the equivalent circuit in Fig. 1, when applying a voltage jump with a negligible output resistance to the primary winding of the voltage transformer during a short circuit of the secondary winding, is shown in Fig. 2 and can be written up to a fraction of a percent as:

Figure 00000005
,
Figure 00000005
,

где τ1 - постоянная времени первой экспоненты переходного процесса, принимаемая равной отношению L a 2 R m

Figure 00000002
,where τ 1 is the time constant of the first exponent of the transient, taken equal to the ratio L a 2 R m
Figure 00000002
,

τ2 - постоянная времени второй экспоненты переходного процесса, принимаемая равной отношению L a R a

Figure 00000003
2 is the time constant of the second exponent of the transient, taken equal to the ratio L a R a
Figure 00000003
,

τ3 - постоянная времени третьей экспоненты переходного процесса, принимаемая равной отношению 2 L m R a

Figure 00000004
3 - time constant of the third exponent of the transition process, taken equal to the ratio 2 L m R a
Figure 00000004
,

U1 - скачок напряжения на входе трансформатора,U 1 - voltage surge at the input of the transformer,

Rm - сопротивление намагничивания,R m is the magnetization resistance,

Lm - индуктивность намагничивания,L m - magnetization inductance,

La - индуктивность рассеяния первичной обмотки, принимаемая равной индуктивности рассеяния вторичной обмотки, приведенной к первичной обмотке;L a - leakage inductance of the primary winding, taken equal to the leakage inductance of the secondary winding, reduced to the primary winding;

Ra - сопротивление первичной обмотки, принимаемое равным сопротивлению вторичной обмотки, приведенного к первичной обмотке.R a is the resistance of the primary winding, taken equal to the resistance of the secondary winding reduced to the primary winding.

Индуктивность рассеяния пары обмоток рассчитывается как Lобм=2La. Сопротивление пары обмоток находится как Rобм=2Ra.The scattering inductance of a pair of windings is calculated as L volt = 2L a . The resistance of a pair of windings is found as R rm = 2R a .

Значения параметров La и Ra находятся по мгновенным значениям тока переходного процесса.The values of the parameters L a and R a are found from the instantaneous values of the transient current.

Для определения индуктивности рассеяния пары обмоток трансформатора напряжения исследуем переходной процесс для трансформатора напряжения при скачке напряжения на входе и коротком замыкании выходных обмоток.To determine the leakage inductance of a pair of windings of a voltage transformer, we study the transient process for a voltage transformer with a voltage jump at the input and a short circuit of the output windings.

Рекомендуемый алгоритм расчета искомых параметров приводится ниже для U1=1 В и типичных параметров трансформатора напряжения: La=2,89 Гн, Ra=45,560 м, Lm=1,033 кГн, Rm=1,21 МОм.The recommended algorithm for calculating the desired parameters is given below for U 1 = 1 V and typical parameters of a voltage transformer: L a = 2.89 Gh, R a = 45.560 m, L m = 1.033 kH, R m = 1.21 MΩ.

Основной интерес для нас представляет вторая экспонента переходного процесса (Фиг.2), постоянная времени τ2 которой определяется искомыми параметрами. Долго ждать установления процесса нельзя, так как при приближении к концу третьей экспоненты влияния нелинейности возрастает. Чтобы исключить третью экспоненту, будем рассматривать интервал от 10τ2 до 0,1τ3, т.к. нелинейность на этом участке относительно мала, а время измерения обычно не превышает 30 секунд. На этом интервале третья экспонента имеет линейный вид a+bt, т.е. мы можем учесть вносимое изменение этой экспоненты на переходной процесс на интервале от нуля до 0,1τ3, если найдем bt. Значением и b можно найти, решив систему из двух уравнений:The main interest for us is the second exponent of the transition process (Figure 2), the time constant τ 2 of which is determined by the desired parameters. It is impossible to wait long for the process to be established, since as the third exponent approaches the end, the influence of nonlinearity increases. To exclude the third exponent, we consider the interval from 10τ 2 to 0.1τ 3 , because the nonlinearity in this section is relatively small, and the measurement time usually does not exceed 30 seconds. In this interval, the third exponent has the linear form a + bt, i.e. we can take into account the introduced change of this exponential on the transient process in the interval from zero to 0.1τ 3 if we find bt. The value of and b can be found by solving a system of two equations:

{ i 3,1 = a + b t 1 i 3,2 = a + b t 2

Figure 00000006
, { i 3,1 = a + b t one i 3.2 = a + b t 2
Figure 00000006
,

гдеWhere

t1=10τ2,t 1 = 10τ 2 ,

t2=0,1τ3,t 2 = 0,1τ 3 ,

i3,1 - ток в момент времени t1,i 3,1 - current at time t 1 ,

i3,2 - ток в момент времени t2.i 3,2 is the current at time t 2 .

Решая систему уравнений, находим а=0,0109809 А и b=2,28813·10-4 А/с. Вычитаем из всех значений тока bt, тем самым получим новый график (Фиг.2а).Solving the system of equations, we find a = 0.0109809 A and b = 2.28813 · 10 -4 A / s. Subtract from all current values bt, thereby we obtain a new graph (Fig.2A).

Далее, избавимся от первой экспоненты. Для этого рассмотрим интервал от 10τ1 до 0,1τ2, т.к. на этом участке первая экспонента установилась и вторая экспонента имеет линейный вид c+dt. Значение с и d можно найти, решив систему из двух уравнений:Next, get rid of the first exponent. For this, we consider the interval from 10τ 1 to 0.1τ 2 , because in this section, the first exponent is established and the second exponent has the linear form c + dt. The value of c and d can be found by solving a system of two equations:

{ i 2,1 = c + b t 3 i 2,2 = c + b t 4

Figure 00000007
, { i 2.1 = c + b t 3 i 2.2 = c + b t four
Figure 00000007
,

гдеWhere

t1=10τ2,t 1 = 10τ 2 ,

t2=0,1τ3,t 2 = 0,1τ 3 ,

i2,1 - ток в момент времени t3,i 2,1 - the current at time t 3 ,

i2,2 - ток в момент временив.i 2.2 is the current at timev.

Решая систему уравнений, находим c=5,13137·10-7 A и d=0,164626 А/с. Вычитая из всех значений тока на интервале от 10τ1 до 10τ2 значение с, получаем скорректированный график переходного процесса входного тока (фиг.2б).Solving the system of equations, we find c = 5.13137 · 10 -7 A and d = 0.164626 A / s. Subtracting from all current values in the interval from 10τ 1 to 10τ 2 the value of s, we obtain the adjusted graph of the transition process of the input current (Fig.2b).

На полученном графике рассматриваем интервал от 10τ1 до 10τ2. Возьмем несколько точек и рассчитаем индуктивность рассеяния трансформатора напряжения по формуле La2·Ra.On the resulting graph, we consider the interval from 10τ 1 to 10τ 2 . Take a few points and calculate the inductance of the dissipation of the voltage transformer according to the formula L a = τ 2 · R a .

Первая точка: t=0,1 с, значение тока при этом i=0,00870660 А.First point: t = 0.1 s, the current value i = 0,00870660 A.

Вторая точка: t=0,001 с, значение тока при этом i=0,000171554 А.The second point: t = 0.001 s, the current value i = 0.000171554 A.

Полученная экспонента (фиг.2б) описывается по формуле:The resulting exponent (figb) is described by the formula:

i н о в = I у с т 2 ( 1 e t τ 2 )

Figure 00000008
, i n about at = I at from t 2 ( one - e - t τ 2 )
Figure 00000008
,

где iнов - значение тока в момент времени t на интервале от 10τ1 до 10τ2,where i new is the current value at time t in the interval from 10τ 1 to 10τ 2 ,

I у с т 2 = U 1 2 R a U 1 R m

Figure 00000009
- установившееся значение тока. I at from t 2 = U one 2 R a - U one R m
Figure 00000009
- steady-state current value.

Сопротивление намагничивания Rm можно найти по формуле:The magnetization resistance R m can be found by the formula:

R m = 1 2 c

Figure 00000010
, R m = one 2 c
Figure 00000010
,

где с - установившееся значение тока первой экспоненты, найденное ранее.where c is the steady-state current value of the first exponent found earlier.

Установившийся ток второй экспоненты определяется по следующей формуле:The steady-state current of the second exponent is determined by the following formula:

Iуст2=а-с,I mouth2 = a-s,

где а - сумма установившихся значений тока первой и второй экспоненты, найденная ранее.where a is the sum of the steady-state current values of the first and second exponent, found earlier.

Для трехфазного трансформатора сопротивление и индуктивность рассеяния первичной обмотки трансформатора напряжения находятся для каждой фазы поочередно.For a three-phase transformer, the resistance and leakage inductance of the primary winding of the voltage transformer are alternately found for each phase.

Сопротивление первичной обмотки трансформатора напряжения Ra находится по следующей формуле:The resistance of the primary winding of the voltage transformer R a is found by the following formula:

R a = U 1 2 ( I у с т 2 + U 1 R m )

Figure 00000011
. R a = U one 2 ( I at from t 2 + U one R m )
Figure 00000011
.

Находим значение постоянной времени по формуле:We find the value of the time constant by the formula:

Figure 00000012
.
Figure 00000012
.

Индуктивность рассеяния первичной обмотки трансформатора напряжения определяется как произведение постоянной времени второй экспоненты τ2 на сопротивление первичной обмотки Ra: La2Ra,The scattering inductance of the primary winding of a voltage transformer is defined as the product of the time constant of the second exponent τ 2 and the resistance of the primary winding R a : L a = τ 2 R a ,

где τ2 - соответствует τ из прототипа после исключения первой и третьей экспоненты,where τ 2 - corresponds to τ from the prototype after the exclusion of the first and third exponent,

Ra - соответствует Rц из прототипа при использовании устройства подачи скачка напряжения с пренебрежимо малым сопротивлением.R a - corresponds to R c from the prototype when using a voltage surge feed device with a negligible resistance.

Согласно расчетам сопротивление первичной обмотки составляет 45,5313 Ом, значение индуктивности рассеяния первичной обмотки для первой точки составляет 2,8915 Гн, а для второй - 2,8914 Гн. Номинальное сопротивление первичной обмотки составляет 45,560 м, а номинальная индуктивность рассеяния первичной обмотки составляет 2,89 Гн. Относительная погрешность определения сопротивления первичной обмотки или пары обмоток составляет - 0,063%. Относительная погрешность определения индуктивности рассеяния первичной обмотки или пары обмоток в первом случае составляет 0,052%, во втором случае составляет 0,048%. Полученные значения погрешностей определения сопротивления и индуктивности первичной обмотки значительно ниже приводимых в литературе, в том числе в патенте №2377586.According to the calculations, the resistance of the primary winding is 45.5313 Ohms, the scattering inductance of the primary winding for the first point is 2.8915 H, and for the second - 2.8914 H. The nominal resistance of the primary winding is 45.560 m, and the nominal leakage inductance of the primary winding is 2.89 GN. The relative error in determining the resistance of the primary winding or a pair of windings is - 0.063%. The relative error in determining the leakage inductance of the primary winding or a pair of windings in the first case is 0.052%, in the second case it is 0.048%. The obtained errors in determining the resistance and inductance of the primary winding are significantly lower than those given in the literature, including in patent No. 2377586.

Для реализации подачи на вход трансформатора напряжения сигнала с пренебрежимо малым входным сопротивлением при достаточно точном измерении тока может быть использована схема, показанная на Фиг.3.To implement the supply of a signal voltage with a negligible input impedance to the transformer input with a sufficiently accurate current measurement, the circuit shown in FIG. 3 can be used.

Рассмотрим схему на Фиг.3 в режиме покоя. На вход операционного усилителя А1 подается нулевое напряжение. Ток источника I0 равен, например, 10 мА. Считаем, что операционный усилитель А1 идеальный (Uвх,диф=0, Iвх+=Iвх-=0). Из этого следует, что Uвх+=Uвх-=0, то есть на истоке полевого транзистора VT1 будет нулевой потенциал. Через трансформатор напряжения ток не потечет из-за отсутствия разности потенциалов. Значит, весь ток потечет через транзистор VT1. Этот же ток потечет через прецизионный резистор R0, сопротивление которого равно, например, 10 м. Падение напряжения на резисторе R0 будет равно 10 мВ. Исходя из спецификаций полевых транзисторов, можно подобрать такой, чтобы полевой транзистор работал в усилительном режиме для любых токов трансформатора напряжения. Подключив к потенциальным зажимам резистора R0 аналого-цифровой преобразователь (АЦП), мы сможем измерять ток, протекающий через полевой транзистор VT1. Вычитая из этого тока начальный ток I0, находим ток первичной обмотки i1.Consider the circuit of FIG. 3 at rest. At the input of the operational amplifier A1, a zero voltage is applied. The source current I 0 is, for example, 10 mA. We believe that the operational amplifier A1 is ideal (U in, differential = 0, I in + = I in- = 0). From this it follows that U in + = U in = 0, that is, at the source of the field-effect transistor VT1 there will be a zero potential. No current will flow through the voltage transformer due to the lack of potential difference. So, all the current will flow through the transistor VT1. The same current will flow through a precision resistor R 0 , the resistance of which is, for example, 10 m. The voltage drop across the resistor R 0 will be 10 mV. Based on the specifications of field-effect transistors, it is possible to choose such that the field-effect transistor operates in an amplifying mode for any current of a voltage transformer. By connecting an analog-to-digital converter (ADC) to the potential terminals of resistor R 0 , we can measure the current flowing through the field effect transistor VT1. Subtracting the initial current I 0 from this current, we find the primary current i 1 .

Рассмотрим работу схемы в динамике. Скачок напряжения на первичной обмотке первой фазы трансформатора напряжения U3=U1 обеспечивается источником напряжения постоянного тока с помощью переключателя. Входной ток трансформатора напряжения практически равен изменению тока стока транзистора VT1. Для организации минимальной задержки включения скачка напряжения транзистор VT1 поддерживается в открытом режиме при помощи источника тока I0. Ток i1, протекающий через первичную обмотку трансформатора напряжения, измеряется при помощи АЦП, подключенного к прецизионному резистору с известным сопротивлением. Фиксируя значения этого тока для разных моментов времени, можно найти сопротивление и индуктивность рассеяния пары обмоток трансформатора напряжения с помощью алгоритма, описанного выше. Выходное сопротивление источника напряжения, от которого питается трансформатор напряжения, примерно равно сопротивлению полевого транзистора, деленному на коэффициент усиления операционного усилителя. При типичном сопротивлении полевого транзистора на уровне единиц Ом и коэффициенте усиления около 106 расчетное выходное сопротивление схемы имеет пренебрежимо малое значение порядка единиц мкОм. Сопротивления проводов и контактов могут быть исключены известным четырехпроводным подключением проводов. В то же время сопротивление образцового резистора R0 может быть выбрано достаточно большим (резисторы с малым сопротивлением обычно менее точны) без влияния на переходной процесс входного тока трансформатора напряжения. Выше описывалось измерение сопротивления и индуктивности рассеяния пары обмоток трансформатора напряжения при скачке напряжения на первичной обмотке и коротком замыкании вторичной обмотки. В прототипе после установления сигнала после скачка производится сброс сигнала и именно здесь осуществлялось измерение. Таким образом, предложенный способ имеет преимущество перед известным способом и по быстродействию.Consider the operation of the circuit in dynamics. The voltage jump on the primary winding of the first phase of the voltage transformer U 3 = U 1 is provided by a DC voltage source using a switch. The input current of the voltage transformer is almost equal to the change in the drain current of transistor VT1. To organize the minimum delay on the voltage jump transistor VT1 is supported in the open mode using the current source I 0 . The current i 1 flowing through the primary winding of the voltage transformer is measured using an ADC connected to a precision resistor with a known resistance. By fixing the values of this current for different instants of time, we can find the resistance and inductance of the scattering of a pair of windings of a voltage transformer using the algorithm described above. The output resistance of the voltage source from which the voltage transformer is fed is approximately equal to the resistance of the field-effect transistor divided by the gain of the operational amplifier. With a typical field-effect transistor resistance of units of Ohms and a gain of about 10 6, the calculated output impedance of the circuit has a negligible value of the order of units of µOhm. Resistance wires and contacts can be eliminated by the well-known four-wire connection of wires. At the same time, the resistance of the reference resistor R 0 can be selected large enough (resistors with low resistance are usually less accurate) without affecting the transformer input current of the voltage transformer. The measurement of the resistance and inductance of the dissipation of a pair of windings of a voltage transformer during a voltage surge on the primary winding and a short circuit of the secondary winding was described above. In the prototype, after the signal is established after the jump, the signal is reset and it is here that the measurement was carried out. Thus, the proposed method has an advantage over the known method and speed.

Claims (1)

Способ измерения индуктивности рассеяния первичной обмотки трансформатора напряжения как произведение постоянной времени переходного процесса τ на активное сопротивление осциллографируемой Rц цепи LσBH=τ·Rц, состоящий в измерении параметров второго участка переходного процесса тока при скачке входного напряжения на одной из фаз, отличающийся тем, что вторичную обмотку той же фазы закорачивают, скачок напряжения подают от источника напряжения с пренебрежимо малым сопротивлением на первичную обмотку, определяют индуктивность рассеяния и сопротивление пары обмоток трансформатора, переходный процесс рассматривают в виде трех экспонент в соответствии с выражением
Figure 00000001
,
где τ1 - постоянная времени первой экспоненты переходного процесса, принимаемая равной отношению L a 2 R m
Figure 00000002
,
τ2 - постоянная времени второй экспоненты переходного процесса, принимаемая равной отношению L a R a
Figure 00000003
,
τ3 - постоянная времени третьей экспоненты переходного процесса, принимаемая равной отношению 2 L m R a
Figure 00000004
,
i1 - входной ток,
U1 - скачок напряжения на входе трансформатора,
Rm - сопротивление намагничивания,
Lm - индуктивность намагничивания,
La - индуктивность рассеяния первичной обмотки, принимаемая равной индуктивности рассеяния вторичной обмотки, приведенной к первичной обмотке,
Ra - сопротивление первичной обмотки, принимаемое равным сопротивлению вторичной обмотки, приведенного к первичной обмотке;
рассматривается поочередно интервал времени, на котором третья экспонента имеет линейный вид и интервал времени, на котором первая экспонента уже установилась и вторая экспонента имеет линейный вид;
учитывается влияние на переходный процесс трансформатора токов первой и третьей экспоненты, после их исключения получается новый переходный процесс и определяется постоянная времени второй экспоненты τ2, а затем сопротивление Ra и индуктивность рассеяния La первичной обмотки трансформатора напряжения.
A method for measuring the scattering inductance of the primary winding of a voltage transformer as a product of the transient time constant τ and the active resistance of the oscillogram R c of the circuit L σBH = τ · R c , which consists in measuring the parameters of the second portion of the current transient when the input voltage jumps on one of the phases, characterized in that the secondary winding of the same phase is short-circuited, a voltage surge is supplied from a voltage source with a negligible resistance to the primary winding, the inductance of the Nia and resistance of the transformer pair windings transient considered as three exponentials in accordance with the expression
Figure 00000001
,
where τ 1 is the time constant of the first exponent of the transient, taken equal to the ratio L a 2 R m
Figure 00000002
,
τ 2 - the time constant of the second exponent of the transient, taken equal to the ratio L a R a
Figure 00000003
,
τ 3 - time constant of the third exponent of the transient, taken equal to the ratio 2 L m R a
Figure 00000004
,
i 1 - input current,
U 1 - voltage surge at the input of the transformer,
R m is the magnetization resistance,
L m - magnetization inductance,
L a - leakage inductance of the primary winding, taken equal to the leakage inductance of the secondary winding reduced to the primary winding,
R a is the resistance of the primary winding, taken equal to the resistance of the secondary winding, reduced to the primary winding;
considered alternately is the time interval in which the third exponent has a linear form and the time interval in which the first exponent is already established and the second exponent has a linear form;
the influence of the currents of the first and third exponents on the transformer transient is taken into account, after their exclusion a new transient is obtained and the time constant of the second exponent τ 2 is determined, and then the resistance R a and the leakage inductance L a of the primary winding of the voltage transformer.
RU2012116847/28A 2012-04-26 2012-04-26 Method to determine resistance and inductance of scattering of primary winding of voltage transformer RU2491559C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012116847/28A RU2491559C1 (en) 2012-04-26 2012-04-26 Method to determine resistance and inductance of scattering of primary winding of voltage transformer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012116847/28A RU2491559C1 (en) 2012-04-26 2012-04-26 Method to determine resistance and inductance of scattering of primary winding of voltage transformer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2491559C1 true RU2491559C1 (en) 2013-08-27

Family

ID=49163906

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012116847/28A RU2491559C1 (en) 2012-04-26 2012-04-26 Method to determine resistance and inductance of scattering of primary winding of voltage transformer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2491559C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2687298C1 (en) * 2018-04-20 2019-05-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" Method for measuring active resistances to direct current windings of a power transformer
CN112485530A (en) * 2020-11-26 2021-03-12 云南电网有限责任公司电力科学研究院 System and method for testing resistance value of high-voltage arm of direct-current voltage transformer

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2329514C1 (en) * 2007-02-06 2008-07-20 Государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт им. В.И. Ленина" Alternating current measurening tool
CN101261297A (en) * 2008-04-17 2008-09-10 沈阳工业大学 Electric power transformer windings parameter on-line real-time identification device and method
RU2377586C1 (en) * 2008-04-10 2009-12-27 ООО "Инженерный центр" Method of determinating scattered inductance of three-phase high voltage winding of power transformer
RU2390034C1 (en) * 2009-01-11 2010-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет Method for operative control of short-circuit resistance in single-phase double-winding transformer in working mode
CN201796715U (en) * 2010-03-23 2011-04-13 深圳市鸿栢科技实业有限公司 High-frequency transformer for resistance welding

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2329514C1 (en) * 2007-02-06 2008-07-20 Государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт им. В.И. Ленина" Alternating current measurening tool
RU2377586C1 (en) * 2008-04-10 2009-12-27 ООО "Инженерный центр" Method of determinating scattered inductance of three-phase high voltage winding of power transformer
CN101261297A (en) * 2008-04-17 2008-09-10 沈阳工业大学 Electric power transformer windings parameter on-line real-time identification device and method
RU2390034C1 (en) * 2009-01-11 2010-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет Method for operative control of short-circuit resistance in single-phase double-winding transformer in working mode
CN201796715U (en) * 2010-03-23 2011-04-13 深圳市鸿栢科技实业有限公司 High-frequency transformer for resistance welding

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2687298C1 (en) * 2018-04-20 2019-05-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" Method for measuring active resistances to direct current windings of a power transformer
CN112485530A (en) * 2020-11-26 2021-03-12 云南电网有限责任公司电力科学研究院 System and method for testing resistance value of high-voltage arm of direct-current voltage transformer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7535246B2 (en) Computing the characteristics of a field-effect-transistor (FET)
US20130049779A1 (en) Integrated circuit
Lee et al. Programmable Josephson arrays for impedance measurements
EP1306682B1 (en) Circuit tester
RU2491559C1 (en) Method to determine resistance and inductance of scattering of primary winding of voltage transformer
RU2381513C1 (en) Method of testing attachement insulation resistance in direct current mains with isolated neutral, device for implementation thereof and differential sensor therefor
Khurana et al. Evaluation of four-terminal-pair capacitance standards using electrical equivalent circuit model
CN102590630B (en) The method for testing resistance of the test probe of semiconductor parametric tester device
CN108363029B (en) Calibration system and calibration method for direct current sensor
CN109541513A (en) A kind of exchange micro-current is traced to the source device and method
CN101918851B (en) Voltage measurement unit with minimized common mode errors
RU100633U1 (en) DEVICE FOR TESTING SINGLE-PHASE MEASUREMENTS OF ELECTRIC POWER AND ENERGY
US20110018576A1 (en) Method and device for testing semiconductor
Pogliano et al. Methods for precision measurement of ac voltages in the millivolt ranges
RU88629U1 (en) DEVICE FOR MEASURING RESISTANCE OF RAIL JOINTS
KR101145267B1 (en) System and method for measuring impedance and noise characteristic simultaneously, and a medium having computer readable program for executing the method
Halawa et al. Integrated calibration system for accurate AC current measurements up to 100 kHz
JP2009115745A (en) Current detection circuit and inspecting method of current detection circuit
DE102013011790B4 (en) monitoring system
RU2685571C1 (en) Device for measuring leakage inductances of individual windings of a two-winding transformer
RU2714954C1 (en) Method of determining parameters of multielement two-terminal networks
Istrate et al. Fictive power source for calibrations in railway systems
RU2739386C2 (en) Method for determination of insulation resistance reduction point
US7205773B1 (en) Method for calibrating a pulsed measurement system
RU2504792C1 (en) Method for determination of short-circuit location at overhead transmission lines against arrays of instantaneous current and voltage values

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180427