Устройство для обнаружения короткозамкнутых витков в обмотках тороидальных трансформаторов

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ КОРОТКОЗАМКНУТЫХ ВИТКОВ В ОБМОТКАХ ТОРОИДАЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Скурту Игорь Тарасович Брановицкий Иван Иванович Размыслович Геннадий Иванович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для обнаружения короткозамкнутых витков в обмотках тороидальных трансформаторов, содержащее магнитопровод, на котором размещены катушка возбуждения и измерительная катушка, генератор синусоидальных колебаний, усилитель, детектор и индикатор, отличающееся тем, что в качестве магнитопровода и катушки возбуждения используется тороидальный магнитопровод и первичная обмотка испытуемого тороидального трансформатора, измерительная катушка при этом является гибкой и охватывает магнитопровод испытуемого тороидального трансформатора петлей, образуя два замкнутых контура в двух его различных сечениях таким образом, что индуцируемые в них ЭДС направлены навстречу друг другу, а выводы измерительной катушки подключены ко входу усилителя.(56) 1. Патент РФ на полезную модель 16215, МПК 06 7/62, 2000. 2. Патент РФ 2130193, МПК 01 31/06,01 31/02, 1999. 94922013.08.30 Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована в устройствах для контроля электрических катушек тороидальных трансформаторов. Известно устройство обнаружения короткозамкнутых витков (З) в трансформаторах тока 1, содержащее активно-емкостной блок, блок коммутации, источник постоянного напряжения, датчик напряжения, четыре пороговых элемента, два интегратора, элемент задержки на срабатывание, сумматор, элемент И, позволяющее по уровню положительной полуволны переходного процесса, которая в случае наличия З витка в испытуемой катушке не компенсирует отрицательную полуволну, судить о наличии З витка в обмотках трансформатора тока. Недостатком данного устройства является его слабая чувствительность и сложность при реализации, так как, с одной стороны, в обмотках трансформаторов с большим количеством витков и проводом малого сечения (например,трансформаторах малой мощности) влияние одного короткозамкнутого витка на переходные процессы, которые благодаря большому омическому сопротивлению указанной обмотки слабо выражены, может быть незначительным, а с другой стороны, существует зависимость параметров переходного процесса от магнитных характеристик магнитопровода испытуемого трансформатора, что требует перенастройки пороговых элементов как при испытании на одном типе трансформаторов, так и при переходе к трансформаторам других типов. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для обнаружения З витков в электрических катушках, содержащее магнитопровод в виде стержня, на котором размещены три обмотки, две из которых, измерительная и компенсационная, разнесены в пространстве вдоль стержня магнитопровода, сбалансированы и соединены встречно, а третья является обмоткой возбуждения, генератор, индикатор,потенциометр балансировки, усилитель и детектор 2. Недостатком этого устройства является слабая чувствительность к З виткам в катушках трансформатора, которые охватывают его магнитопровод, например, тороидальной формы. Связано это с тем, что магнитный поток, индуцируемый магнитным полем З витка, практически полностью замыкается в объеме магнитопровода трансформатора и в этой связи очень слабо влияет на сбалансированность измерительной и компенсационной катушек стержневого магнитопровода, существенно снижая чувствительность к З виткам таких катушек. Предлагаемое техническое решение направлено на повышение чувствительности к З виткам в катушках тороидальных трансформаторов, упрощение схемной реализации балансировки и удобство проведения процесса выявления З витков в катушках указанных трансформаторов различной мощности. Сущность полезной модели заключается в том,что она содержит магнитопровод тороидальной формы с намотанной на него катушкой возбуждения, которая является первичной обмоткой испытуемого тороидального трансформатора, гибкую балансно-измерительную катушку, усилитель, генератор, детектор и индикатор. Входы усилителя соединены с выводами гибкой катушки, а выход - со входом детектора, который подключен к индикатору. Повышение чувствительности в предлагаемой полезной модели достигается тем, что в качестве магнитопровода используется магнитопровод испытуемого тороидального трансформатора, в котором сосредоточен индуцируемый З витком обмотки трансформатора магнитный поток, направленный против магнитного потока, создаваемого катушкой возбуждения, в качестве которой, как сказано выше, используется первичная катушка испытуемого трансформатора, а измерительная и компенсационная катушки представлены одной гибкой целостной балансно-измерительной катушкой, которая, охватывая магнитопровод испытуемого тороидального трансформатора по типу петли, образует два замкнутых контура вокруг магнитопровода в двух его различных сечениях. Индуцируемые в этих катушках ЭДС направлены навстречу друг другу и будут отличаться по величине при наличии З витка изза неоднородного распределения индуцированного его магнитным полем магнитного потока вдоль образующей магнитопровода. 2 94922013.08.30 Схемная реализация балансировки предлагаемого устройства упрощается, так как требуется только одна гибкая катушка, которая при образовании петли вокруг магнитопровода трансформатора превращается в две идентичных по электромагнитным параметрам катушки, намотанные на магнитопровод встречно и, таким образом, полностью сбалансированные без внешнего потенциометра. Заявляемое устройство не требует индивидуальной подстройки к испытуемым трансформаторам, так как нечувствительно к технологическому разбросу магнитных характеристик магнитопроводов испытуемых тороидальных трансформаторов как в рамках испытаний одного типа трансформаторов, так и при переходе к тороидальным трансформаторам различной мощности. Это позволяет повысить производительность и удобство проведения испытаний, так как не требует перенастройки заявляемого устройства. На фигуре представлена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство для обнаружения короткозамкнутых витков в обмотках тороидальных трансформаторов содержит тороидальный магнитопровод испытуемого трансформатора с первичной катушкой в качестве катушки возбуждения 1, к которой подключен генератор синусоидальных колебаний 2, балансно-измерительную гибкую катушку 3, охватывающую тороидальный магнитопровод петлей, выводы которой подключены ко входу усилителя 4, который подключен выходом ко входу детектора 5, а выход детектора 5 - к индикатору 6. Работа устройства осуществляется следующим образом. Балансно-измерительной гибкой катушкой 3 магнитопровод испытуемого тороидального трансформатора 1 охватывается таким образом, чтобы два замкнутых контура, которые при этом образуются, охватывали два разных сечения магнитопровода, располагаясь на некотором расстоянии друг от друга. Генератор синусоидальных колебаний 2 создает в обмотке возбуждения ток, благодаря магнитному полю которого магнитопровод испытуемого трансформатора 1 намагничивается. При этом распределение магнитного потока по образующей магнитопровода испытуемого тороидального трансформатора при отсутствии в его катушках З витков практически однородно. В этом случае при любом расположении гибкой балансно-измерительной катушки 3 относительно тороидального магнитопровода 1 ЭДС в ней наводиться не будет, так как она изначально сбалансирована. При наличии З витка в любой из катушек испытуемого тороидального трансформатора в балансно-измерительной гибкой катушке 3 возникает ЭДС, вызванная неоднородным распределением результирующего магнитного потока, представляющего собой разность потока катушки возбуждения и потока поля З витка. ЭДС затем усилителем 4 усиливается, преобразуется детектором 5 и визуализируется на индикаторе предлагаемого устройства 6. Структура предложенной в заявляемой полезной модели гибкой измерительной катушки позволяет исключить при балансировке дополнительную катушку, а при соответствующем охвате петлей двух сечений магнитопровода преобразуется в балансноизмерительную катушку, реализуя изначальную балансировку измерительного тракта без дополнительной регулировки, например, с помощью потенциометра, и не требует перестройки чувствительности канала измерения при проведении испытаний катушек тороидальных трансформаторов различной мощности. Заявляемое устройство позволяет значительно упростить процесс выявления З витков в тороидальных трансформаторах и при этом существенно повысить чувствительность устройства, позволяющего устойчиво выявлять один З виток в высокоомных катушках. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3