RU146922U1

RU146922U1 - CASCADE ANTI-RESONANCE VOLTAGE TRANSFORMER

Info

Publication number: RU146922U1
Application number: RU2014121481/07U
Authority: RU
Inventors: Владимир Дмитриевич Лебедев; Сергей Петрович Федотов; Андрей Анатольевич Яблоков
Priority date: 2014-05-27
Filing date: 2014-05-27
Publication date: 2014-10-20

Abstract

Каскадный антирезонансный трансформатор напряжения, содержащий магнитопроводы, выполненные в виде разомкнутых магнитных сердечников, на которых размещены секции многослойной высоковольтной первичной обмотки с выводами, соединенные последовательно; секции внутренних связующих обмоток, намотанные на сердечники под многослойной высоковольтной первичной обмоткой, соединенные встречно-последовательно; секции внешних связующих обмоток, намотанные поверх многослойной высоковольтной первичной обмотки, соединенные встречно-последовательно; две вторичные обмотки с выводами, отличающийся тем, что сердечники установлены соосно вертикально, каждый сердечник образует каскад из двух секций внутренней связующей обмотки и из двух секций высоковольтной первичной обмотки, каскады соединяют секции внешней связующей обмотки, размещенные на двух соседних сердечниках, а вторичные обмотки намотаны последовательно поверх нижней секции высоковольтной первичной обмотки нижнего сердечника, при этом с торцов трансформатора установлены шунтирующие элементы в виде двух коаксиальных цилиндрических колец из ферромагнитного материала.A cascade antiresonant voltage transformer containing magnetic cores made in the form of open magnetic cores, on which sections of a multilayer high-voltage primary winding with terminals are connected, connected in series; sections of the internal connecting windings wound on the cores under the multilayer high-voltage primary winding, connected in opposite series; sections of external connecting windings wound on top of a multilayer high-voltage primary winding connected in counter-series; two secondary windings with leads, characterized in that the cores are mounted coaxially vertically, each core forms a cascade of two sections of the inner connecting winding and two sections of the high voltage primary winding, cascades connect the sections of the outer connecting winding located on two adjacent cores, and the secondary windings are wound sequentially over the lower section of the high-voltage primary winding of the lower core, while from the ends of the transformer shunt elements are installed in the form of two coaxial cylinders drich rings made of ferromagnetic material.

Description

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для производства высоковольтных антирезонансных измерительных трансформаторов напряжения.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used for the production of high-voltage antiresonant measuring voltage transformers.

Известны каскадные трансформаторы напряжения серии НКФ (Дымков А.М. Трансформаторы напряжения, М. - Л.: Госэнергоиздат, 1963. - С. 81-98), состоящие из одного, двух, трех или четырех блоков в зависимости от класса напряжения, в каждом блоке обмотка высокого напряжения разделена на две одинаковые последовательно соединенные секции, располагающиеся на противоположных стержнях двухстержневого магнитопровода, в каждом каскаде намотаны выравнивающие обмотки, соединенные встречно-параллельно, связующие обмотки также соединены встречно-параллельно и намотаны на всех каскадах кроме верхнего и нижнего.Known cascade voltage transformers of the NKF series (Dymkov A.M. Voltage transformers, M. - L .: Gosenergoizdat, 1963. - P. 81-98), consisting of one, two, three or four blocks depending on the voltage class, in In each block, the high-voltage winding is divided into two identical series-connected sections located on opposite rods of the two-core magnetic circuit, in each cascade leveling windings are wound, connected counter-parallel, the connecting windings are also connected counter-parallel wound at all stages except the top and bottom.

Недостатком трансформаторов такой конструкции является то, что они могут вступать в феррорезонанс с емкостями шин и конденсаторов, шунтирующих контактные разрывы высоковольтных выключателей. При этом по обмотке высокого напряжения трансформатора будут проходить недопустимые токи, что может привести к их повреждению.The disadvantage of transformers of this design is that they can enter into ferroresonance with capacitances of buses and capacitors, shunting contact breaks of high-voltage circuit breakers. In this case, unacceptable currents will pass through the high voltage winding of the transformer, which can lead to damage.

Известен каскадный антирезонансный трансформатор напряжения (Патент на полезную модель РФ №133346, МПК H01F 38/16, 38/20, 2013 г.), принятый за прототип, содержащий несколько секций, каждая с отдельным магнитопроводом, выполненным в виде разомкнутого стержневого магнитного сердечника и секцией многослойной высоковольтной первичной обмотки с выводами, которые соединены последовательно; вторичные обмотки с выводами, сердечники трансформатора по два объединены в группы, каждая группа содержит секцию внутренней связующей обмотки, намотанную под высоковольтной первичной обмоткой на два сердечника, группы соединяют секции внешней связующей обмотки, намотанные поверх высоковольтной первичной обмотки на два сердечника соседних групп, при этом секции внутренний связующий обмотки соединены встречно-последовательно, секции внешний связующий обмотки соединены встречно-последовательно, а на нижний сердечник последней группы поверх многослойной высоковольтной первичной обмотки последовательно намотаны три вторичные обмотки.Known cascade antiresonant voltage transformer (Patent for a utility model of the Russian Federation No. 133346, IPC H01F 38/16, 38/20, 2013), adopted as a prototype containing several sections, each with a separate magnetic circuit, made in the form of an open rod magnetic core and a section of a multilayer high-voltage primary winding with leads that are connected in series; secondary windings with leads, two transformer cores in groups, each group contains a section of the inner connecting winding wound under two high cores under the high-voltage primary winding, the groups connect sections of the external connecting winding wound over two cores of neighboring groups on top of the high-voltage primary winding, sections of the inner connecting windings are connected in series, the sections of the outer connecting windings are connected in series, and on the lower core of the last group on top of the multilayer high-voltage primary winding of successively wound three secondary windings.

Недостатком указанного трансформатора является низкий класс точности измерения напряжения.The disadvantage of this transformer is the low accuracy class of voltage measurement.

Технический результат заключается в увеличении точности измерения, уменьшении амплитудной и фазовой погрешностей.The technical result consists in increasing the accuracy of the measurement, reducing the amplitude and phase errors.

Технический результат достигается тем, что в каскадном антирезонансном трансформаторе напряжения, содержащем магнитопроводы, выполненные в виде разомкнутых магнитных сердечников, на которых размещены секции многослойной высоковольтной первичной обмотки с выводами, соединенные последовательно; секции внутренних связующих обмоток, намотанные на сердечники под многослойной высоковольтной первичной обмоткой, соединенные встречно-последовательно; секции внешних связующих обмоток, намотанные поверх многослойной высоковольтной первичной обмотки, соединенные встречно-последовательно; две вторичные обмотки с выводами, сердечники установлены соосно вертикально, каждый сердечник образует каскад из двух секций внутренней связующей обмотки и из двух секций высоковольтной первичной обмотки, каскады соединяют секции внешней связующей обмотки, размещенные на двух соседних сердечниках, а вторичные обмотки намотаны последовательно поверх нижней секции высоковольтной первичной обмотки нижнего сердечника, при этом с торцов трансформатора установлены шунтирующие элементы в виде двух коаксиальных цилиндрических колец из ферромагнитного материала.The technical result is achieved by the fact that in a cascade antiresonant voltage transformer containing magnetic cores made in the form of open magnetic cores, on which sections of a multilayer high-voltage primary winding with leads are connected in series; sections of the internal connecting windings wound on the cores under the multilayer high-voltage primary winding, connected in opposite series; sections of external connecting windings wound on top of a multilayer high-voltage primary winding connected in counter-series; two secondary windings with leads, cores are mounted coaxially vertically, each core forms a cascade of two sections of the internal connecting winding and of two sections of the high voltage primary winding, cascades connect sections of the external connecting winding located on two adjacent cores, and the secondary windings are wound sequentially over the lower section high-voltage primary winding of the lower core, while shunt elements are installed from the ends of the transformer in the form of two coaxial cylindrical rings of fe ferromagnetic material.

На фиг. 1 изображен каскадный антирезонансный трансформатор напряжения.In FIG. 1 shows a cascade anti-resonant voltage transformer.

На чертеже использованы следующие обозначения: разомкнутые магнитные сердечники 1, многослойная высоковольтная первичная обмотка 2, внутренняя связующая обмотка 3, внешняя связующая обмотка 4, вторичная обмотка C1 - 5, вторичная обмотка C2 - 6, шунтирующие элементы - 7.The following notation is used in the drawing: open magnetic cores 1, multilayer high-voltage primary winding 2, internal bonding winding 3, external bonding winding 4, secondary winding C1 - 5, secondary winding C2 - 6, shunt elements - 7.

Количество разомкнутые магнитных сердечников 1 зависит от класса напряжения трансформатора (на фиг. 1 приведен каскадный антирезонансный трансформатор напряжения с тремя сердечниками). Каскады трансформатора выступают в качестве высоковольтных делителей напряжения.The number of open magnetic cores 1 depends on the voltage class of the transformer (Fig. 1 shows a cascade antiresonant voltage transformer with three cores). Transformer cascades act as high voltage voltage dividers.

Каскадный антирезонансный трансформатор, показанный на фиг. 1, включает разомкнутые магнитные сердечники 1. При применении разомкнутых магнитных сердечников 1 кривая намагничивания магнитной системы трансформатора становится более пологой, что делает его антирезонансным, а конструкция самого трансформатора более компактной и удобной для выполнения высоковольтной изоляции. Каждый сердечник образует каскад из двух секций внутренней связующей обмотки 3 и из двух секций высоковольтной первичной обмотки 2, соединенных последовательно, каскады соединяют секции внешней связующей обмотки 4, размещенные на двух соседних сердечниках 1. Такое расположение внутренних связующих обмоток 3 и внешних связующих обмоток 4 необходимо для выравнивания электрических потенциалов. На нижний разомкнутый магнитный сердечник 1, образующий нижний каскад трансформатора, поверх многослойной высоковольтной первичной обмотки 2 последовательно намотаны две вторичные обмотки: вторичная обмотка C1 5 и вторичная обмотка C2 6, поверх нее. При необходимости на вторичную обмотку C2 6 могут быть намотаны дополнительные вторичные обмотки. Внутренние связующие обмотки 3 соединены встречно-последовательно. Внешние связующие обмотки 4 соединены встречно-последовательно. Внутренние связующие обмотки 3 и внешние связующие обмотки 4, соединенные между собой, имеют одинаковые параметры (число витков и сечение), чем обеспечивается равенство их индуктивностей и наведенных в них ЭДС. Внутренние связующие обмотки 3 и внешние связующие обмотки 4 позволяют передавать энергию по магнитному полю с верхнего каскада трансформатора на нижний каскад, поддерживая трансформатор напряжения в заданном классе точности. Вторичная обмотка C1 5, вторичная обмотка C2 6 находящиеся на нижнем каскаде, позволяют передавать энергию измерительным приборам, сохраняя уровень напряжения при номинальной нагрузке. Вторичные обмотки могут иметь один вывод, подключенный к земле. Любая из вторичных обмоток может быть предназначена для измерения напряжения устройствами релейной защиты и автоматики, автоматизированных информационно-измерительных систем коммерческого учета электроэнергии. Использование нескольких вторичных обмоток обеспечивает гальваническую развязку между различными потребителями информации о напряжении.The cascade anti-resonance transformer shown in FIG. 1, includes open magnetic cores 1. When using open magnetic cores 1, the magnetization curve of the magnetic system of the transformer becomes more gentle, which makes it antiresonant, and the design of the transformer itself is more compact and convenient for high-voltage isolation. Each core forms a cascade of two sections of the inner connecting winding 3 and of two sections of the high-voltage primary winding 2 connected in series, the cascades connect the sections of the outer connecting winding 4 located on two adjacent cores 1. This arrangement of the inner connecting windings 3 and the outer connecting windings 4 is necessary for equalization of electric potentials. On the lower open magnetic core 1, which forms the lower cascade of the transformer, on top of the multilayer high-voltage primary winding 2, two secondary windings are sequentially wound: secondary winding C1 5 and secondary winding C2 6, on top of it. If necessary, additional secondary windings can be wound on the secondary winding C2 6. The inner binder windings 3 are connected in counter-series. External binder windings 4 are connected in counter-series. The internal connecting windings 3 and the external connecting windings 4, interconnected, have the same parameters (number of turns and cross-section), which ensures the equality of their inductances and the EMF induced in them. The internal connecting windings 3 and the external connecting windings 4 allow the energy to be transmitted through the magnetic field from the upper stage of the transformer to the lower stage, supporting the voltage transformer in a given accuracy class. The secondary winding C1 5, the secondary winding C2 6 located on the lower stage, allow the transmission of energy to measuring instruments, while maintaining the voltage level at rated load. Secondary windings can have one output connected to ground. Any of the secondary windings can be designed to measure voltage by devices of relay protection and automation, automated information-measuring systems for commercial accounting of electricity. The use of several secondary windings provides galvanic isolation between different consumers of voltage information.

Для уменьшения сопротивления обратного замыкания и увеличения точности измерения напряжения с торцов трансформатора установлены шунтирующие элементы 7 в виде двух коаксиальных цилиндрических колец из ферромагнитного материала.To reduce the resistance of the reverse circuit and increase the accuracy of voltage measurement from the ends of the transformer, shunt elements 7 are installed in the form of two coaxial cylindrical rings of ferromagnetic material.

Каскадный антирезонансный трансформатор работает следующим образом.Cascade anti-resonance transformer operates as follows.

В основном работа каскадного антирезонансного трансформатора напряжения происходит также как у обычного трансформатора. Особенности работы состоят в следующем. При подаче переменного напряжения от внешнего источника электрического тока на многослойную высоковольтную первичную обмотку 2 трансформатора, создаются переменные магнитные потоки, проходящие вдоль соответствующих продольных осей разомкнутых магнитных сердечников 1 и замыкающиеся в окружающем пространстве по шунтирующим элементам 7. Переменный магнитный поток индуктирует электродвижущую силу в многослойной высоковольтной первичной обмотке 2, внутренних связующих обмотках 3, внешних связующих обмотках 4 и вторичной обмотке C1 5, вторичной обмотке C2 6, которая в свою очередь наводит токи в этих обмотках. На выводах вторичной обмотки C1 5 и вторичной обмотки C2 6 появляется напряжение, измеряемое вторичными приборами.Basically, the operation of a cascade anti-resonant voltage transformer occurs as in a conventional transformer. Features of work are as follows. When applying alternating voltage from an external source of electric current to the multilayer high-voltage primary winding 2 of the transformer, alternating magnetic fluxes are created, passing along the corresponding longitudinal axes of the open magnetic cores 1 and closing in the surrounding space through the shunt elements 7. The alternating magnetic flux induces an electromotive force into the multilayer high-voltage primary winding 2, internal connecting windings 3, external connecting windings 4 and secondary winding C1 5, sec egg winding C2 6, which in turn induces currents in these windings. At the terminals of the secondary winding C1 5 and the secondary winding C2 6, a voltage measured by the secondary devices appears.

При отсутствии нагрузки на трансформаторе (в режиме холостого хода) ток во внутренних связующих обмотках 3 и внешних связующих обмотках 4 отсутствует за счет встречного включения связующих обмоток и равенства их параметров. При подключении нагрузки возникает небаланс ЭДС и ток во внутренних связующих обмотках 3 и внешних связующих обмотках 4.In the absence of load on the transformer (in idle mode), the current in the internal connecting windings 3 and external connecting windings 4 is absent due to the on-off connection of the connecting windings and the equality of their parameters. When the load is connected, an unbalance of the EMF and current occurs in the internal connecting windings 3 and external connecting windings 4.

Таким образом, применение заявленной полезной модели обеспечивает увеличение класса точности трансформатора напряжения (уменьшение амплитудных и фазовых погрешностей) за счет вертикального соосного расположения разомкнутых магнитных сердечников 1, взаимного расположения многослойной высоковольтной первичной обмотки 2, внутренней связующей обмотки 3, внешней связующей обмотки 4, вторичной обмотки C1 5, вторичной обмотки C2 6 и использования шунтирующих элементов 7.Thus, the application of the claimed utility model provides an increase in the accuracy class of the voltage transformer (reduction in amplitude and phase errors) due to the vertical coaxial arrangement of open magnetic cores 1, the relative positions of the multilayer high-voltage primary winding 2, the internal connecting winding 3, the external connecting winding 4, and the secondary winding C1 5, secondary winding C2 6 and the use of shunt elements 7.

Claims

A cascade antiresonant voltage transformer containing magnetic cores made in the form of open magnetic cores, on which sections of a multilayer high-voltage primary winding with terminals are connected, connected in series; sections of the internal connecting windings wound on the cores under the multilayer high-voltage primary winding, connected in opposite series; sections of external connecting windings wound on top of a multilayer high-voltage primary winding connected in counter-series; two secondary windings with leads, characterized in that the cores are mounted coaxially vertically, each core forms a cascade of two sections of the inner connecting winding and two sections of the high voltage primary winding, cascades connect the sections of the outer connecting winding located on two adjacent cores, and the secondary windings are wound sequentially over the lower section of the high-voltage primary winding of the lower core, while from the ends of the transformer shunt elements are installed in the form of two coaxial cylinders drich rings made of ferromagnetic material.