Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_13421
.pdf
Целью настоящего изобретения 70 является разработка способа эксплуатации трансформатора тока, который
позволит избежать трудностей, ранее возникавших из-за различных нагрузок на вторичную обмотку
трансформатора. 75 Еще одной целью настоящего изобретения является разработка способа работы
трансформатора тока, с помощью которого характеристики нагрузки на вторичной обмотке трансформатора
будут поддерживаться постоянными.
Другие преимущества и особенности станут очевидны из дальнейшего описания.
Настоящее изобретение заключается в способе работы трансформатора тока 85, в котором в вторичной
обмотке трансформатора используются компенсирующие нагрузки для поддержания общей нагрузки на
вторичной обмотке постоянного импеданса независимо от изменений импеданса полезной нагрузки 90 во
вторичной цепи.
В общем случае метод заключается в обеспечении трансформатора тока со вторичной обмоткой, имеющей
достаточно высокую выходную мощность для обеспечения необходимой мощности для максимальной
нагрузки, и в компенсации любой добавленной или удаленной нагрузки таким образом, чтобы импеданс
нагрузки оставался постоянным и результирующий ток или потенциал, развиваемый вторичной обмоткой,
имел желаемое соотношение с первичным током.
Компенсирующие нагрузки могут представлять собой фиктивные нагрузочные блоки со стандартным
импедансом, или же они могут быть регулируемыми.
Компенсирующая или фиктивная нагрузка может быть заменена полезной нагрузкой при удалении последней,
или могут быть предусмотрены средства переключения для перехода от полезной нагрузки к фиктивной
нагрузке, когда необходимо отключить полезную нагрузку.
В соответствии с дополнительной особенностью может использоваться регулируемая компенсирующая
нагрузка, характеристики которой могут изменяться при изменении полезной нагрузки. Желательно
располагать различные нагрузки таким образом, чтобы поддерживать постоянную нагрузку на вторичной
обмотке и при этом использовать максимальную мощность трансформатора тока для питания полезной
нагрузки, а не только суммарных нагрузок.
Еще одной особенностью настоящего изобретения является наличие устройства, позволяющего подключать
полезные нагрузки различного характера и при этом обеспечивать постоянный ток во вторичной обмотке
трансформатора тока без чрезмерного поглощения части энергии фиктивными нагрузками.
Простое поддержание постоянной нагрузки на вторичной обмотке трансформатора будет бесполезно, если
каждый прибор или другая нагрузка не будут обеспечены надлежащими условиями эксплуатации.
Согласно другой особенности изобретения, каждый прибор или другая нагрузка получает соответствующую
величину тока и фазовый угол путем группировки различных приборов или других нагрузок в соответствии с
их характеристиками, а выводы могут быть более точно настроены для каждого отдельного прибора или
другой нагрузки с помощью соответствующего импеданса, включенного параллельно или последовательно с
конкретным прибором.
Теперь перейдем к сопроводительным чертежам, на которых:
На рисунке 1 представлен схематический вертикальный разрез изолятора втулки, демонстрирующий одно из
применений настоящего изобретения.
Рисунки 2, 3, 4, 6, 8, 9, 10 и 14 представляют собой схематические диаграммы, демонстрирующие другие
варианты применения изобретения.
Рисунок 5 представляет собой векторную диаграмму, иллюстрирующую работу изобретения, показанного на
рисунке 1.1. Рисунок 7 представляет собой векторную диаграмму, иллюстрирующую соотношение различных
нагрузок, которые могут составлять общую нагрузку на вторичную обмотку трансформатора.
Рисунок 11 представляет собой векторную диаграмму токов и напряжений в цепях, содержащих полезные
нагрузки, показанные на рисунке 10. Рисунок 12 — это векторная диаграмма токов в параллельных цепях,
содержащих полезные нагрузки. нагрузки, показанные на рисунке 10.
Рисунок 13 представляет собой векторную диаграмму напряжений в последовательной цепи, показанной на
рисунке 10. Рисунок 15 представляет собой векторную диаграмму напряжений и токов в последовательной
цепи, показанной на рисунке 14.
На рисунке 16 представлена векторная диаграмма токов, показанных на рисунке 14.
Рисунок 17 представляет собой векторную диаграмму, показывающую соотношение тока и напряжения,
представленное на рисунке 14.
На рисунке 1 показан трансформатор тока, имеющий первичную обмотку 10 с обмоткой 11 вокруг магнитного
сердечника 12. Первичная обмотка 75 имеет шунт 13 с реактивным сопротивлением 14 и сопротивлением 1,5,
а также последовательное сопротивление 16. Использование реактивного сопротивления в первичном шунте
приводит к сдвигу фазового угла во вторичном шунте на 80 градусов. Следовательно, использование емкости
55, применяемой в качестве шунта, изменит фазовый угол в противоположном направлении. Поскольку
напряжения очень малы, может быть целесообразно повысить напряжение 85 на конденсаторе с помощью
трансформатора 56, который увеличивает потенциал на конденсаторе 57. Следует понимать, что любая
комбинация любого импеданса и любых характеристик 90 шунтов, будь то фазовый угол или коэффициент
трансформации, может быть использована для компенсации изменений коэффициента тока и смещения
фазового угла, вызванных изменениями тока, как это описано в упомянутом ранее патенте. 95 Вторичная
обмотка 17 имеет отводы 18, 19 и 20. К вторичному контуру подключены различные нагрузки или нагрузки 21,
22, 23 и 24.
Нагрузки могут быть подключены к одному комплекту кранов или к разным кранам по желанию.
В простейшей форме различные нагрузки, которые могут состоять из счетчиков ватт-часов, амперметров,
индикаторных амперметров, реле или других устройств, подключаются к выводам аналогично показанным на
нагрузках 21, 29 и 23. Если к вторичной обмотке подключена только одна нагрузка, например 21, то отношение
и фазовый угол тока во вторичной нагрузке 21 могут существенно отличаться от тех, которые протекали бы
при подключении дополнительных нагрузок 22 и 23. Однако, если выходная мощность вторичной обмотки
трансформатора тока достаточна для питания нескольких элементов 21, 22, 23 и 24, то компенсирующие или
нагрузочные элементы, представленные сопротивлением 2,5, индуктивным реактивным сопротивлением 26 и
реактивным сопротивлением 27, могут быть заменены любым или всеми элементами -2 6 - когда они не
подключены к стержню, и таким образом условия во вторичной обмотке будут поддерживаться постоянными
во все времена.
Если же необходимо подключить нагрузку 125, например, -22 или 23, ко вторичному источнику, то необходимо
удалить эквивалентную часть фиктивной нагрузки, создаваемой различными элементами 25, 26 и 27. Это
позволит сохранить нагрузку на J30 3'. ).997 373,997 то же самое на вторичном рынке. Любое уменьшение или
снятие полезной нагрузки может быть компенсировано нагрузками от шунта 25, 26 и 27.
Фазовый угол тока во вторичной обмотке r) относительно тока в первичном выводе 1.0 может регулироваться
либо путем управления током в шунте 13, либо путем регулирования импеданса 28 во вторичной обмотке,
либо с помощью шунтов 25, 26 и 27.
Если общая нагрузка остается неизменной при подключении или отключении отдельных нагрузок от
вторичной обмотки, то фазовый угол тока и напряжения, индуцированных во вторичной обмотке, также
останется неизменным. Следовательно, любой счетчик или другое устройство, подключенное ко вторичной
обмотке, не будет затронуто добавлением или удалением других нагрузок; при этом следует понимать, что
любое изменение нагрузки, вызванное удалением или добавлением оборудования, будет компенсировано
шунтирующими или последовательными импедансными модулями 25, 26, 27, -28.
В целом, может быть целесообразно контролировать фазовый угол для одной из 2,5 вторичных нагрузок,
скажем, 21, например, для счетчика ватт-часов, счетчика коэффициента мощности или дифференциального
реле. В этом случае фазовый угол корректируется для обеспечения надлежащего соотношения со всеми
нагрузками, подключенными ко вторичному источнику тока, или с эквивалентной компенсирующей нагрузкой.
Очевидно, что если бремя сохраняется на том же уровне путем корректировки компенсационного бремени с
учетом любых изменений в отдельных видах бремени, то характеристики не изменятся в отношении
какого-либо конкретного вида бремени.
Например, если в цепь установлен ваттметр, компенсирующая нагрузка должна быть уменьшена на величину,
равную той, которая добавляется установленным счетчиком, как по величине, так и по коэффициенту
мощности или фазовому углу. И после этого характеристики всей вторичной цепи, а также условия работы
каждой отдельной нагрузки останутся неизменными. Если же, с другой стороны, нагрузка снимается со
вторичной обмотки, то компенсирующая нагрузка должна увеличить нагрузку на эквивалентную величину как
по току, так и по коэффициенту мощности или фазовому углу. Конечно, в некоторых случаях возможно
применять компенсацию только к части вторичной обмотки между выводами 19 и 20 или 18 и 19.
В целом, однако, было бы гораздо проще разместить компенсирующую нагрузку на тех же проводах, что и
полезные нагрузки -zarions.
Вместо единого набора компенсационных нагрузок 25, 26 и 27 можно использовать схему, показанную на рис.
2, в которой нагрузки 29, 30 и т. д. используются для замены отдельных полезных нагрузок; некоторые из них
показаны на местах под номерами 31, 32, 33, f5, 34 и 341. Бремени 29 и 30 могут быть сняты полностью или
частично в зависимости от бремен, вставленных на их место. В некоторых случаях может быть экономичнее
адаптировать нагрузку к напряжению вторичной обмотки путем установки трансформатора 7a, как в случае
нагрузки 341, чем использовать соответствующие импедансы.
Разумеется, следует понимать, что такие значения нагрузки, как 29 или 30, могут быть соответствующим
образом откалиброваны таким образом, чтобы добавление или изменение полезной нагрузки на 75M можно
было компенсировать простой корректировкой этих компенсирующих или (жировых) нагрузок.
I) Налоги Duinv, аналогичные пунктам 29 и 30, могут быть составлены таким образом, чтобы иметь
аналогичные 8.
Особые требования к нагрузкам, которые будут добавлены позже; фиктивные нагрузки, соответствующие
нагрузкам полезных устройств. Если нагрузки полезного оборудования соединены последовательно или
параллельно с помощью импедансов или их комбинации таким образом, что их нагрузки могут быть
равномерно распределены, то добавление или удаление нагрузок в дальнейшем может быть значительно
упрощено.
При использовании соответствующего импеданса 9, включенного последовательно или параллельно с
нагрузками 31, 32, 33 и 34, общая нагрузка на вторичном контуре может состоять из отдельных блоков,
каждый из которых соответствует заданному стандарту сопротивления и реактивного сопротивления или
импеданса. Компенсирующие или фиктивные блоки 29 и 30 также будут изготовлены в соответствии с этим
стандартом, так что любой блок полезной нагрузки может быть заменен стандартным компенсирующим
блоком, что значительно упростит операцию установки или удаления блоков в цепи без влияния на другие
блоки или всю установку или группу.
Нагрузки могут быть расположены последовательно, как показано на рис. 3, где полезные нагрузки указаны
под номерами 35, 36 и 37.
Эти нагрузки могут быть стандартизированы с помощью соответствующих импедансов 38 и 39, а также могут
быть установлены заменяющие нагрузки 40, которые можно будет заменить любой подлежащей удалению
нагрузкой. Конечно, не обязательно, чтобы все полезные производственные единицы были приведены в
соответствие с одним и тем же стандартом, если компенсирующие единицы (по 40 каждая) соответствуют
заменяемой ими полезной единице. Любая нагрузка, например, 35, может быть подключена к цепи через
трансформатор 41, если это будет сочтено целесообразным.
Как показано на рис. 4, может использоваться комбинация параллельного и последовательного соединений, в
которой нагрузки 41 и 42 соединены последовательно с замещающими нагрузками 43 и 44, которые
соединяются с помощью выключателей 45. Переключатели 45 устроены таким образом, что заменяемая цепь
подключается до того, как будет разорвана старая цепь, 125 для поддержания непрерывности цепи.
Показаны параллельные нагрузки 46, 47, 48 и 49, при этом 46 и 47 являются фиктивными, а 48 и 49 —
полезными.
111 4 373,997 Fi-r. 5 — это векторная диаграмма, на которой различные полезные нагрузки 21, 212 и 23
представлены векторами 211, 22i и 231 соответственно. Поскольку токи кратны, результирующий ток 50 по
направлению и величине будет получен путем сложения нескольких векторов. Нагрузка на вторичный сектор,
соответствующая нагрузкам 21, 22 и 2, должна быть эквивалентна 50, если она частично или полностью
состоит из корректирующей нагрузки. Если вторичная обмотка трансформатора и корректирующая нагрузка
таковы, что ток 51 имеет достаточную величину для компенсации -15 реактивной составляющей, а вектор 52
достаточен для компенсации единичной составляющей коэффициента мощности, то можно добавить любое
количество нагрузок при условии, что результирующая не выходит за пределы сторон параллелограмма,
сторонами которого являются 51 и 52.
Если вместо различных нагрузок изменить компенсационную нагрузку, можно получить различные
соотношения, не изменяя соотношение количества оборотов между первичными и вторичными участками.
В тех случаях, когда требования к току первичной обмотки могут значительно различаться, можно изменить
количество витков в первичной обмотке или, альтернативно, параллельное сопротивление первичной
обмотки, либо соотношение между последовательным и параллельным сопротивлениями первичной обмотки.
Эти изменения повлияют на соотношение, не меняя при этом количество поворотов. Также можно изменить
соотношение, изменив либо параллельное, либо последовательное сопротивление во вторичной обмотке.
При желании во вторичной обмотке можно предусмотреть несколько отводов или обмоток, чтобы изменить
эффективное количество обмоток и обеспечить другой рабочий диапазон или ток для первичной обмотки
изолятора.
В тех случаях, когда через первичную обмотку двух трансформаторов тока проходит один и тот же первичный
ток, вторичные обмотки этих трансформаторов тока могут использоваться в нескольких или
последовательном соединении для обеспечения энергией различных нагрузок, что позволяет подключать
одни и те же нагрузки или эквивалентные импедансы так, как если бы энергия подавалась через одну
вторичную обмотку.
Их изобретение значительно упрощает монтаж цепей управления, поскольку между вторичной обмоткой
трансформатора тока и распределительным щитом или оборудованием управления требуется всего одна
пара проводов. Одна и та же пара проводов может также использоваться для подключения оборудования PO
в разных точках. В случаях, когда для работы с различными нагрузками используются отдельные вторичные
обмотки, необходимо применять дополнительные провода, что увеличивает стоимость монтажа.
Достигнутые таким образом простота и экономичность весьма примечательны, особенно в крупных
установках.
Благодаря правильному расположению нагрузок с различными коэффициентами мощности можно сохранить
выходную мощность вторичной обмотки трансформатора тока и одновременно поддерживать желаемое
фазовое соотношение тока в различных нагрузках, а также сохранять одинаковое соотношение тока как по
величине, так и по фазовому углу для остальных нагрузок. На рис. 6 показан один из вариантов реализации
этой задачи. Предполагается, что правильное соотношение в отведениях 55 и 56 было установлено любым из
ранее описанных методов. На рис. 7 (8B) показан фазовый угол токов в различных устройствах, где они
индивидуально подключены к трансформатору тока соответствующего коэффициента трансформации.
Каждый прибор рассчитан на потребление пяти ампер при нормальной полной нагрузке. Следует отметить,
что результирующая всех этих токов будет представлена буквой K по величине и направлению. Два тока E и F
показаны на рисунке в фазе друг с другом, как это могло бы быть в случае индикаторного ваттметра и
измерителя коэффициента мощности.
Следует также отметить, что токи, представленные D, E, F и G, значительно опережают результирующий ток
K, а токи A, B, C и HI отстают.
Если на одном трансформаторе необходимо использовать несколько измерительных приборов
одновременно, то приборы, имеющие опережающую характеристику по отношению к результирующему току
K, можно объединить с приборами, имеющими отстающую характеристику по отношению к результирующему
току KC, так что результат их работы не будет сильно отличаться от результата работы K. Хотя
результирующий ток любых двух токов может не совпадать с K, тот факт, что результирующий ток очень
близок к K, упростит задачу приведения объединенного тока в фазу. На рис. 6, E' и C1 обозначают приборы
hG, характеристики которых представлены векторами E и C на рис. 7 и показаны в нескольких экземплярах с
соответствующими импедансами и шунтами для регулирования величины тока и поддержания правильного
фазового угла для тока в каждой нагрузке или нагрузке. Любая разница в фазовом угле между
результирующим током, протекающим через E' и Ci, и током K может быть скорректирована либо с помощью
соответствующих шунтирующих импедансов 1W для отдельных нагрузок, либо с помощью шунтирующего
импеданса 57.
Другие нагрузки, такие как HI и D', могут быть соединены аналогичным образом при наличии соответствующих
шунтов.
Хотя обычно предполагается, что токи во всех приборах или нагрузках будут одинаковыми при полной
нагрузке, это соотношение может быть необязательным, и корректировки могут производиться на любой
другой основе. Однако очевидно, что при правильном сочетании нагрузок для получения желаемого
результата ток, протекающий в шунтах, может быть уменьшен. Тот же принцип может быть применен и для
того, чтобы свести к минимуму выходное напряжение вторичной обмотки токового конденсатора.
В схеме, показанной на рис. 8, цель состоит в том, чтобы сделать выход вторичной обмотки трансформатора
тока максимально эффективным для работы полезной нагрузки, сохраняя при этом надлежащее соотношение
фаз и коэффициент трансформации тока gJ5 в различных нагрузках. Для достижения этого результата
необходимо уменьшить долю выходного сигнала вторичной обмотки трансформатора тока, поглощаемую в
последовательных или параллельных импедансах.
Нагрузки D', El, F' и G', имеющие приблизительно одинаковую фазовую схему для тока, соединены
последовательно, а нагрузки Al, B', C', -11 соединены в другую последовательную группу. При необходимости
различные нагрузки снабжены соответствующими шунтирующими резисторами:
Они также могут быть оснащены последовательным сопротивлением, хотя это может быть применено в
любой точке группы, например, в точке 60 или 61. Как видно, функция шунтирующих импедансов,
представленных 62, заключается в обеспечении правильного фазового соотношения тока в различных
нагрузках независимо от результирующего тока, протекающего через выводы 60 или 61.
Очевидно, что в любой последовательной группе ток в каждой нагрузке вместе с соответствующим шунтом
должен быть одинаковым по величине и фазовому углу, как и для любой другой нагрузки вместе с ее шунтом
в той же последовательной группе. Таким образом, одной из целей использования шунта в отношении
отдельных нагрузок является обеспечение различного фазового угла для тока в нагрузке по сравнению с
фазовым углом результирующего тока в нагрузке и шунте. Для поддержания надлежащего соотношения
нагрузки в конкретной серии могут быть добавлены или удалены из группы путем замены фиктивных нагрузок
или корректировок импедансов, например, 60 или (31), без нарушения соотношения каких-либо других
нагрузок. Если необходимо подключить нагрузку, требующую большего тока или напряжения, например,
катушку отключения или соленоид 63, то их можно подключить последовательно с другими группами,
используемыми в многоканальном режиме.
В зависимости от характеристик различных нагрузок и вторичной обмотки трансформатора тока, несколько
элементов могут использоваться последовательно в большем или меньшем количестве, а другая цепь может
использоваться в нескольких элементах.
В тех случаях, когда для работы оборудования, расположенного на расстоянии от вторичной обмотки
трансформатора тока, требуются большие токи, на трансформаторе тока может использоваться повышающий
трансформатор 64 (рис. 9), подключенный к понижающему трансформатору 65 через выводы 66. Эти
трансформаторы могут быть снабжены соответствующими 70 отводами для изменения коэффициента
трансформации. С помощью соответствующей трансформации ток в проводниках 66 можно уменьшить
настолько, что падение индуктивного сопротивления в проводниках будет очень малым по сравнению с
падением, когда ток 75 подается непосредственно от вторичной обмотки к нагрузке.
Представленные варианты имеют то преимущество, что к трансформаторам тока можно добавлять или
удалять нагрузки, не нарушая желаемого соотношения в других нагрузках. В тех случаях, когда доступное
питание для нагрузок ограничено либо из-за ограничений в трансформаторе тока, либо в проводах,
изобретение предусматривает 85 способов наиболее эффективного использования выходной мощности
трансформатора тока. Хотя изобретение может быть использовано для любого типа трансформаторов тока,
оно более конкретно применимо к трансформаторам с высоким выходным напряжением 90 В. Различные
варианты компоновки позволяют снизить коэффициент трансформации первичной и вторичной обмоток
трансформатора, что дает существенное преимущество в конструкции. 95 Там, где число витков во вторичной
обмотке невелико, внутреннее реактивное сопротивление меньше. Это позволяет разместить необходимые
регулировочные шунтирующие или последовательные импедансы во внешней цепи для получения
требуемого коэффициента трансформации для активной или полезной нагрузки. Возможные варианты
расположения нагрузок, а также последовательные или шунтирующие соединения, применимы к
трансформатору и позволяют существенно изменять характеристики трансформатора тока.
Это может быть важно для работы реле, поскольку коэффициент навигационной системы можно регулировать
в гораздо более широком диапазоне. Изменение нагрузки, будь то полезной или регулируемой, может
существенно изменить количество ампер-витков во вторичной обмотке.
Поскольку ток во вторичной обмотке противоположен току в первичной обмотке, видно, что увеличение тока
115 во вторичной обмотке вызовет размагничивание магнитного сердечника, следовательно, насыщение
сердечника не произойдет до тех пор, пока в первичной обмотке не будет достигнуто более высокое значение
тока. Из этого следует, что расположение нагрузок имеет важное значение для изменения характеристик
трансформатора тока применительно к полезным нагрузкам.
Устройства или нагрузки могут быть соединены различными способами или комбинациями для сохранения
выходной мощности трансформатора тока, изменения общих характеристик трансформатора для
согласования с другими трансформаторами тока или получения желаемого фазового угла для некоторых
нагрузок. В схеме, показанной на рис. 10, трансформатор тока с достаточной выходной мощностью во
вторичной обмотке используется для питания тока для ряда нагрузок, часть из которых используется в
нескольких экземплярах, а часть — последовательно. В данной схеме первичная обмотка 11 снабжена
соответствующими шунтами или импедансами, как поясняется в связи с рис. 1, а вторичная обмотка 17
предназначена для обеспечения необходимой выходной мощности для работы различных нагрузок.
При необходимости для регулирования коэффициента трансформации или фазового угла тока, подаваемого
на вторичные нагрузки, могут использоваться параллельные импедансы 70 и последовательный импеданс 71.
С помощью этих регулировочных импедансов можно не только корректировать коэффициент трансформации
и фазовый угол 2Q, но и производить регулировку при добавлении или удалении нагрузок во вторичной цепи.
Если выходная мощность вторичной обмотки трансформатора тока достаточна для работы только с полезной
нагрузкой, а также с дополнительными импедансами, такими как параллельное и последовательное
сопротивления, то точка насыщения магнитной цепи при заданном токе в первичной обмотке может
существенно изменяться при изменении параллельного и последовательного сопротивлений. Если для
защиты оборудования или других нагрузок, связанных со вторичной обмоткой, требуется раннее насыщение
сердечника, то соответствующее соотношение может быть получено с помощью последовательного
импеданса, который будет способствовать раннему насыщению сердечника. С другой стороны, если
необходимо отсрочить насыщение сердечника, то надлежащая регулировка сердечника с учетом вторичных
нагрузок может быть достигнута 1 путем использования шунтирующего импеданса. Это приводит к
увеличению количества ампер-витков, вызывающих размагничивание и влияющих на сердечник
трансформатора тока, что задерживает насыщение. Используя правильные комбинации последовательных и
параллельных импедансов, можно не только получить желаемое соотношение, но и изменить характеристики
трансформатора тока.
Это может принести существенную пользу, учитывая характеристики других трансформаторов тока или,
например, защиту приборов и подключенного оборудования от перегрузок. Очевидно, что регулировочное
сопротивление может быть использовано для коррекции коэффициента трансформации, а также фазового
угла. Импедансы могут состоять из реактивных сопротивлений, имеющих воздушные или механические
сердечники, резисторов или конденсаторов, как по отдельности, так и в любой желаемой комбинации. Для
получения желаемого тока и соотношения, необходимого для данной схемы, необходимо обеспечить... iidebns
y' the- i insertion of a suitaible series imp da9ce I as 71, the' de-i frgnetilixng ampere f1igids i 66- in the' secondiarv
circuit vli1 'be l'ss thaii t where the proper adjustment is obtained by a shuint impedance as 70. При параллельном
импедансе к полезным нагрузкам может подаваться то же напряжение, что и при последовательном
импедансе 70, но в случае параллельного импеданса насыщение сердечника трансформатора тока
задерживается из-за большего тока во вторичной обмотке трансформатора и, как следствие, увеличения
размагничивающих ампер-витков.
Из этого естественным образом следует, что путем надлежащей регулировки параллельного и
последовательного импеданса можно существенно изменить характеристики данного трансформатора тока
80, не обязательно изменяя количество витков в первичной или вторичной обмотке, что позволяет
использовать данный трансформатор в гораздо более широком диапазоне, чем это было возможно ранее.
Шунтирующие импедансы могут быть размещены на стороне трансформатора относительно
последовательного импеданса 71 или на стороне нагрузки, при условии внесения необходимых
корректировок. В целом, однако, шунтирующие импедансы 51 будут расположены таким образом, чтобы
сохранить выходную энергию трансформатора тока, хотя эффект размагничивания может быть увеличен.
На рис. 10 показано, что реле 73 напрямую подключено к конденсатору C5 через вторичную цепь без
регулировки импеданса, при этом напряжение во вторичной цепи регулируется для получения необходимого
тока для этого реле. Графический амперметр, имеющий несколько иной набор символов, показан на отметке
74. Ток в 74 регулируется с помощью соответствующих импедансов, соединенных последовательно,
поскольку протекающий ток был бы слишком велик для этого прибора, так как его импеданс на 15 меньше,
чем у реле, показанного в 73.
В конкретном примере, показанном на рис. 10, напряжение, подаваемое на реле 73, составляет 3,4 вольта.
Поскольку суммарное напряжение для индикаторного ваттметра 75, индикаторного амперметра 76,
ватт-часового счетчика 77, графического ваттметра 78 и измерителя коэффициента мощности 79 составляет
менее 3,4 вольт, их можно соединить последовательно, а также последовательно подключить импеданс 80.
Это сопротивление 115 не только обеспечит надлежащий ток в различных нагрузках, но и может быть
использовано для коррекции фазового угла тока для какой-либо из нагрузок, где необходимо поддерживать
надлежащий фазовый угол, например, в случае индикаторного ваттметра.
На рисунке IL представлена векторная диаграмма, отображающая токи и напряжения для последовательно
соединенных нагрузок. На рис. 12 векторно показаны токи для отдельных элементов А, а также
результирующий ток.
Диаграмма Вольта для последовательной группы s показана на рис. 13. На этих схемах трансформатор тока
наматывается с меньшим передаточным отношением, чем для нагрузки, количество витков уменьшается, что
может быть существенным преимуществом с точки зрения стоимости и конструкции вторичной обмотки
трансформатора тока. 70 При снижении коэффициента внутреннего сопротивления также уменьшается его
внутреннее сопротивление. Этот метод конструкции и эксплуатации позволяет использовать данный
трансформатор тока в гораздо более широком диапазоне коэффициентов трансформации без изменения
соотношения витков вторичной и первичной обмоток.
Хотя описанные выше способы изготовления и эксплуатации могут применяться к любому типу
трансформаторов тока, они особенно применимы к трансформаторам тока, используемым в сетях высокого
напряжения, где трудно обеспечить необходимую изоляцию и выходное напряжение трансформаторов тока в
обычном исполнении. Изменить коэффициент трансформации трансформаторов тока, работающих при очень
высоких напряжениях, довольно сложно. Однако, если выходное сопротивление вторичной обмотки
достаточно велико для компенсации импедансов, то несколько отводов позволят использовать
трансформатор тока практически для любого диапазона тока в первичной обмотке без необходимости
изготовления сложного и дорогостоящего трансформатора. 95 На рис. 14 показана схема расположения
оборудования, которая может быть весьма желательной для некоторых установок. Последовательность
бремени 100 умножается на бремя 101 и 102. Ток, используемый для нагрузок 101 и 102, а также для
последовательной группы, проходит через соленоид или катушку отключения 103.
Этот метод позволяет обеспечить большую силу воздействия на соленоид или катушку отключения 103. Если
катушка j05 снабжена подвижным сердечником или якорем 104, очевидно, что замыкание якоря позволит
увеличить силовые линии, проходящие через катушку, и, соответственно, увеличить импеданс j10 устройства.
Это может быть выгодно использовано для защиты приборов, в которых ток будет слишком высоким.
Однако в тех случаях, когда необходимо незначительно нарушить нормальное соотношение вторичной цепи
1lS, увеличение импеданса в соленоиде или катушке отключения может быть компенсировано изменением
эффективного количества ампер-витков в катушке или применением соответствующего шунтирующего
импеданса. Как правило, это можно осуществить без существенного влияния на работу катушки, поскольку
крутящий момент очень быстро возрастает при движении якоря или сердечника.
Уменьшение эффективного тока в амперах на витках или намагничивающей силы может быть достигнуто
несколькими различными способами, например, путем регулирования сопротивления в одном витке или путем
изменения количества витков; при этом используются схемы W8i, 791, 801. Очевидно, что может
использоваться любая комбинация последовательных или множественных нагрузок, в зависимости от
характеристик трансформатора тока, а также величины и характера нагрузки, создаваемой этими нагрузками.
В случае, если нагрузка должна быть приложена на значительном расстоянии от вторичной обмотки
трансформатора тока, может быть целесообразно создать высокое напряжение, а не большой ток во
вторичной обмотке трансформатора тока, или преобразовать ток с помощью трансформаторов с
соответствующим коэффициентом трансформации или автотрансформаторов. Это предполагает
использование тонких проводов между трансформатором тока и нагрузкой. Поскольку ток, необходимый для
последовательно включенных нагрузок, как правило, составляет всего 5 ампер при нормальных условиях
полной нагрузки, последовательные нагрузки можно размещать на некотором расстоянии, а параллельные
нагрузки, такие как катушки отключения и другое оборудование, — рядом с трансформатором тока.
Последовательное и многогрупповое соединение позволяет уменьшить количество выводов от
трансформатора тока, что является существенным преимуществом по сравнению с использованием
отдельных трансформаторов тока.
В тех случаях, когда желательно использовать компенсирующие импедансы параллельно или
последовательно, вторичная обмотка трансформатора тока должна не только вырабатывать достаточное
напряжение для надлежащего питания различных нагрузок, но и коэффициент трансформации первичного
тока во вторичный ток должен быть достаточно низким, чтобы необходимый ток мог быть выработан во
вторичной цепи или в нагрузках. Если соотношение, без корректировки импедансов, соответствует обычно
желаемому для нагрузки, то очевидно, что использование импеданса уменьшит ток в нагрузке, так что
правильное показание тока не будет получено при нормальном токе полной нагрузки в первичной обмотке.
Если же, с другой стороны, номинальное передаточное отношение трансформатора тока достаточно низкое,
так что ток во вторичной обмотке будет выше, чем желаемый для режима полной нагрузки AP, можно
использовать соответствующие импедансы, чтобы получить желаемый ток и передаточное отношение для
вторичных обмоток.
Если выходной ток вторичного трансформатора А достаточен, но коэффициент трансформации тока слишком
мал, можно использовать другой трансформатор тока для подачи большего тока при более низком
напряжении на вторичную нагрузку. В целом, однако, целесообразно использовать меньшее соотношение,
чем желаемое для полезной нагрузки, поскольку это позволяет компенсировать изменения напряжения или
фазового угла.
Где трансфобумдр в вторичном 373,997' - 373,997 якорь 104 любым подходящим способом. Например, если
требуется только одна регулировка, ее можно использовать для замыкания контакта 10-5 шунта. Очевидно,
что изменение импеданса, вызванное изменением сердечника или якоря, может быть использовано в
качестве корректирующего средства.
На рис. 15 вектор 1001 представляет собой векторную сумму напряжений на последовательно соединенных
нагрузках 100, а вектор 10011 представляет собой ток в последовательно соединенных нагрузках.
На рис. 16, 10011, 1011" и 10211 обозначены токи, протекающие в параллельных цепях, соответственно, на
рис. 14, а 110 обозначает векторную сумму или общий ток.
На рис. 17, 111 представляет напряжение на параллельных цепях, показанных на рис. 14, 112 представляет
падение напряжения на реле 1ci, 113 — общее напряжение в цепи, а 110 — общий ток.
На рис. 10 реле 106 подключено параллельно вторичной обмотке, а изменение характеристик обмотки или
соленоида реле используется для компенсации эффекта насыщения сердечника трансформатора тока. В
этом случае для оставшихся нагрузок будет доступно больше тока, что позволит поддерживать надлежащее
соотношение этих нагрузок в более широком диапазоне токов в первичном контуре.
Используя несколько импедансов, можно получить практически любую желаемую регулировку или коррекцию
коэффициента трансформации или фазового угла. Когда ток в первичной обмотке трансформатора тока
становится достаточно большим, чтобы начать насыщать сердечник, якорь соленоида поднимается, тем
самым увеличивая импеданс соленоида и, следовательно, шунта, частью которого он является.
Подробно описав и определив характер моего изобретения и способ его осуществления, я заявляю, что то,
что я заявляю, это: 1. Способ работы трансформатора тока, при котором в вторичной обмотке
трансформатора используются компенсирующие нагрузки для поддержания общей нагрузки на вторичной
обмотке постоянного импеданса независимо от изменений импеданса полезной нагрузки во вторичной цепи.
2.
Способ по п. 1, в котором вторичная обмотка трансформатора подает ток на множество электрических
преобразовательных устройств, составляющих полезную нагрузку на трансформатор, и в котором во
вторичной обмотке трансформатора используется переменная компенсирующая нагрузка для поддержания
общей нагрузки на вторичной обмотке с постоянным импедансом F5 независимо от изменений импеданса
полезной нагрузки.
3.
Способ по п. 1 или 2, в котором общая нагрузка на вторичный источник включает переменную полезную часть
и переменную компенсирующую часть, и в котором компенсирующая часть изменяется для компенсации
изменений полезной части.
4.
Способ согласно одному или нескольким из вышеприведенных пунктов, в котором нагрузка 75 во вторичной
цепи трансформатора состоит из элементов стандартного импеданса.
5.
Способ по п. 4, включающий в себя соединение с каждым из множества электрических преобразовательных
устройств в цепи вторичной обмотки трансформатора достаточного импеданса для образования единичной
нагрузки стандартного импеданса, так что нагрузка каждого преобразовательного устройства 85 и связанное с
ним импедансное сопротивление имеют такое же сопротивление, как и у каждого другого
преобразовательного устройства и его импеданса в цепи.
6.
Способ по п. 5, в котором каждая единичная нагрузка, снятая на 90° со вторичной обмотки, заменяется другой
единичной нагрузкой с синусоидальным импедансом для поддержания общей нагрузки на вторичной обмотке
трансформатора постоянного импеданса.
7.
Способ согласно одному или нескольким из 95 предшествующих пунктов, включающий этапы
последовательного и/или параллельного соединения множества электрических преобразовательных
устройств во вторичной обмотке трансформатора, параллельное соединение с указанными
преобразовательными устройствами, обеспечивающее наличие соответствующих импедансов в цепи с ними,
и регулировку указанных импедансов для обеспечения эквивалентной компенсирующей нагрузки для любых
преобразовательных устройств, удаленных из указанной цепи или добавленных к ней, с целью поддержания
общей нагрузки практически постоянного импеданса.
8.
Способ согласно одному или нескольким из вышеперечисленных пунктов, включающий объединение
различных преобразовательных устройств во вторичной обмотке трансформатора таким образом, чтобы
обеспечить максимальную долю постоянной нагрузки, с целью максимально эффективного использования
всей энергии вторичной обмотки 115 указанного трансформатора для питания полезной нагрузки.
9.
Способ согласно одному или нескольким из вышеперечисленных пунктов, включающий подключение
множества нагрузок во вторичной обмотке трансформатора 120 и поддержание заданной величины тока и
фазового угла для каждой нагрузки независимо от влияния других нагрузок на общую нагрузку в цепи 125.
10.
Способ по п. 9, включающий использование импедансов в цепях отдельных нагрузок там, где это необходимо
для поддержания заданной величины тока и фазового угла для указанных отдельных нагрузок.
11.
Соседние файлы в папке патенты