CC BY
0УДК 621.31 Демчук В.Ю., Козлов А.Н.
Демчук В.Ю.
студент, 2 курс магистратуры, факультет электроэнергетики и электротехники
Амурский государственный университет (г. Благовещенск, Россия)
Козлов А.Н.
канд. техн. наук, доцент кафедры энергетики Амурский государственный университет (г. Благовещенск, Россия)
КАТУШКИ РОГОВСКОГО И ИХ ПРЕИМУЩЕСТВА ПЕРЕД ДРУГИМИ ТРАНСФОРМАТОРАМИ ТОКА
Аннотация: возрождение интереса к применению ДИПТ произошло в последнее десятилетие прошлого века, когда были созданы новые ДИПТ, вошедшие в практику измерения переменного тока под названием катушек Роговского. Эти гибкие катушки защищены от действия мешающих магнитных полей при помощи обратного провода, проходящего внутри катушки. В нём наводилась ЭДС помехи, практически такая же по абсолютной величине, но противоположная по направлению ЭДС, которая наводится в самой катушке, как в одном витке, совпадающем с осью катушки.
Ключевые слова: трансформатор тока, ММТТ, ДИПТ, ЭДС.
Работа дифференцирующего ММТТ (катушки Роговского) основана на тех же принципах, что и традиционные трансформаторы тока (далее - ТТ) со стальным сердечником. Основное различие между катушкой Роговского и ТТ в том, что обмотка катушки Роговского намотана на немагнитный сердечник (воздушный сердечник), вместо стального. В результате характеристика катушки Роговского линейна, так как воздушный сердечник не может быть
2206
насыщен. Однако, взаимное магнитное сцепление между основным проводником и вторичной обмоткой в катушке Роговского намного меньше, чем в ТТ, что приводит к малой выходной мощности. Поэтому катушка Роговского не может проводить ток через низкоомную нагрузку, в то время как ТТ имеют такую возможность. Выходные сигналы катушки Роговского достаточно сильны, чтобы возбуждать микропроцессорные устройства, которые имеют высокое входное сопротивление, и они фактически измеряют вторичное напряжение от катушки Роговского.
Рис. 1. Пояс Роговского подключённый к интегрирующей цепи.
Достоинства катушек Роговского:
1. Это не замкнутый контур. Это позволяет катушке быть открытой и гибкой, позволяя наматывать ее на проводник под напряжением, не повреждая его,
2. Благодаря своей низкой индуктивности, она может реагировать на быстро меняющиеся токи, вплоть до нескольких наносекунд,
3. Поскольку в ней нет железного сердечника для насыщения, она обладает высокой линейностью даже при воздействии больших токов. Эта линейность также позволяет калибровать сильноточную катушку Роговского с использованием гораздо меньших опорных токов,
4. Нет опасности размыкания вторичной обмотки,
5. Снижение затрат на строительство,
6. Температурная компенсация проста,
2207
7. При больших токах обычным трансформаторам тока требуется увеличение числа вторичных витков, чтобы поддерживать постоянный выходной ток, катушка Роговского этого не требует.
Для исследования различия технических характеристик были взяты схожие устройства MFC 150 (ТТ на основе пояса Роговского) и ТШП-0,06.
Таблица 1 - Технические характеристики трансформаторов MFC 150 и ТШП-0,06.
MFC 150 ТШП-0,06
U н , 1н , D катушки, L катушки, Масса, U н , 1н , D катушки, L катушки, Масса,
В А 2 мм мм кг В А 2 мм мм кг
1000 1000 8,3 2164 0,35 1000 1000 10,2 2570 0,6
Масса обмоток рассчитывается по формуле:
G = m •у ПГОСТ • a • a' • 1В • ШФ (1)
где у — плотность проводникового материала, кг/м2 (для меди - 8900 кг/м3, для алюминия — 2700 кг/м3), Пгост — сечение одной жилы обмоточного провода без изоляции, м2, ПГОСТ • a • a' — полное сечение одного витка провода в секции, м2, 1В • ШФ — длина провода обмотки одной фазы, м, m - число фаз обмотки, шт.
Исходя из расчётов формулы были получены массы катушек: MFC 150 -0,23 кг, ТШП-0,06 - 0,4 кг. Результат наглядно показывает, что разница в массе составляет 42,5%.
Катушки Роговского можно использовать и в системах промышленного напряжения, к примеру, на данный момент выпущены трансформаторы тока серии ТТР.
2208
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Комлев А.В., Кувшинов Г.Е., Михайленко О.С. Катушки Роговского для защиты и автоматики электрооборудования с напряжением до 1 кВ // Энергетика: управление, качество и эффективность использования энергоресурсов: материалы шестой Всеросс. науч.-техн. конф. с междунар. участием (Благовещенск, 25-27 мая 2011). - Благовещенск, Амурский гос. ун-т, 2011. - Т1. - С. 439-445;
2. Кожович Л.А., Бишоп М.Т. (Cooper Power Systems, США). Современная релейная защита с датчиками тока на базе катушки Роговского // Современные направления развития систем релейной защиты и автоматики энергосистем: сборник докладов междунар. науч.-техн. конф. (Москва, 7-10 сентября 2009). -М.: Научно-инженерное информационное агентство. - С. 39-48;
3. Кожович Л.А., Бишоп М.Т. (Cooper Power Systems, США). Опыт эксплуатации дифференциальной защиты силовых трансформаторов с использованием катушки Роговского // Современные направления развития систем релейной защиты и автоматики энергосистем: сборник докладов междунар. науч.-техн. конф. (Москва, 7-10 сентября 2009). - М.: Научно-инженерное информационное агентство. - С. 49-59;
4. "ГОСТ Р 59408-2021 (МЭК 61869-10:2017). Национальный стандарт Российской Федерации. Трансформаторы измерительные. Часть 10. Дополнительные требования к маломощным пассивным трансформаторам (преобразователям) тока, введ. 01-04-2021.- М.: Росстандарт, 2021. - 29 с
2209
Demchuk V.Yu., Kozlov A.N.
Demchuk V.Yu.
Amur State University (Blagoveshchensk, Russia)
Kozlov A.N.
Amur State University (Blagoveshchensk, Russia)
ROGOVSKY COILS AND THEIR ADVANTAGES OVER OTHER CURRENT TRANSFORMERS
Abstract: the revival of interest in the use of DIPT occurred in the last decade of the last century, when new DIPT were created, which entered into the practice of measuring alternating current called Rogovsky coils. These flexible coils are protected from interfering magnetic fields by means of a return wire passing inside the coil. An EMF of interference was induced in it, almost the same in absolute magnitude, but opposite in the direction of the EMF, which is induced in the coil itself, as in one turn coinciding with the axis of the coil.
Keywords: current transformer, MMTT, DIPT, EMF.
2210
