RU103037U1

RU103037U1 - AC OUTPUT TRANSFORMER UNIT

Info

Publication number: RU103037U1
Application number: RU2010139032/07U
Authority: RU
Inventors: Владимир Юрьевич Петренас; Андрей Владимирович Григорьев
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "Корпоративный институт электротехнического приборостроения "Энергомера"
Priority date: 2010-09-22
Filing date: 2010-09-22
Publication date: 2011-03-20

Abstract

Блок выходного трансформатора источника переменного тока относится к области электротехники и предназначен для использования в источниках переменного тока. В заявляемом устройстве трансформатор содержит первичную обмотку, которая является входом устройства, и одинаковые вторичные обмотки, к которым подключен блок реле. Блок реле управляется блоком управления реле, обеспечивающим параллельно-последовательную коммутацию вторичных обмоток. Крайние выводы первой и последней вторичных обмоток трансформатора подключены к нагрузке, а подключение остальных выводов вторичных обмоток производится, в зависимости от требуемой силы выходного тока, так, что вторичные обмотки включаются параллельно, или последовательно-параллельно, или последовательно. Применение заявляемого устройства позволило уменьшить массу вторичных обмоток и габаритные размеры трансформатора, при этом обеспечена возможность формирования выходного тока в трех диапазонах: от 0 до 30 А, от 30 до 60 А, от 60 до 120 А. The block of the output transformer of an alternating current source belongs to the field of electrical engineering and is intended for use in alternating current sources. In the inventive device, the transformer contains a primary winding, which is the input of the device, and the same secondary windings to which the relay unit is connected. The relay unit is controlled by a relay control unit that provides parallel-serial switching of the secondary windings. The extreme terminals of the first and last secondary windings of the transformer are connected to the load, and the remaining terminals of the secondary windings are connected, depending on the required output current, so that the secondary windings are switched on in parallel, or in series, in parallel, or in series. The use of the claimed device allowed to reduce the mass of the secondary windings and the overall dimensions of the transformer, while it was possible to form the output current in three ranges: from 0 to 30 A, from 30 to 60 A, from 60 to 120 A.

Description

Заявляемая полезная модель относится к области электротехники и предназначена для использования в источниках переменного тока.The inventive utility model relates to the field of electrical engineering and is intended for use in AC sources.

Известны устройства, например, источники фиктивной мощности переменного тока, канал тока которых содержит выходной трансформатор, имеющий n вторичных обмоток, соединенных согласно-последовательно и образующих общую вторичную обмотку. При согласно-последовательном соединении конец первой вторичной обмотки соединяют с началом второй вторичной обмотки, конец второй вторичной обмотки соединяют с началом третьей и т.д. Начало первой вторичной обмотки и конец n-й вторичной обмотки являются крайними выводами общей вторичной обмотки. При этом начало первой вторичной обмотки является первым выходом канала тока. Точки соединения n вторичных обмоток и конец n-й вторичной обмотки с помощью коммутирующих устройств, например, электромеханических реле, подключаются ко второму выходу канала тока. Нагрузка подключается к выходам канала тока.Known devices, for example, fictitious AC power sources, the current channel of which contains an output transformer having n secondary windings connected in series and forming a common secondary winding. When connected in series, the end of the first secondary winding is connected to the beginning of the second secondary winding, the end of the second secondary winding is connected to the beginning of the third, etc. The beginning of the first secondary winding and the end of the nth secondary winding are the extreme terminals of the common secondary winding. The beginning of the first secondary winding is the first output of the current channel. The connection points of n secondary windings and the end of the nth secondary winding are connected to the second output of the current channel using switching devices, for example, electromechanical relays. The load is connected to the outputs of the current channel.

Ближайшим аналогом - прототипом заявляемого устройства является блок выходного трансформатора в источнике переменного тока установки для поверки однофазных счетчиков электрической энергии ЭНЕРГОМЕРА СУ001, выпускаемой ОАО «Концерн Энергомера», г.Ставрополь, [1]. Пример реализации для трансформатора с четырьмя вторичными обмотками приведен на фигуре 1 с отметкой «прототип». Устройство обеспечивает формирование выходного тока источника переменного тока и содержит трансформатор 1, включающий первичную обмотку 1-1 и несколько вторичных обмоток: 1-2, 1-3, 1-4 и 1-5, блок управления реле 2, а также блок реле 3, включающий реле: 3-1, 3-2, 3-3 и 3-4. Подключение нагрузки 4 к нагрузки 4 к вторичной обмотке 1-5 производится при замыкании контактов реле 3-4. При замыкании контактов реле 3-3 нагрузка 4 подключается к обмотке, состоящей из соединенных согласно-последовательно вторичных обмоток 1-5, 1-4. При замыкании контактов реле 3-2 нагрузка 4 подключается к обмотке, состоящей из соединенных согласно-последовательно вторичных обмоток 1-5, 1-4, 1-3. При замыкании контактов реле 3-1 нагрузка 4 подключается к обмотке, состоящей из соединенных согласно-последовательно вторичных обмоток 1-5, 1-4, 1-3, 1-2. При этом, в соответствии с принципом работы источника переменного тока, сила формируемого в нагрузке 4 тока приблизительно обратно пропорциональна количеству витков задействованных обмоток. Вторичная обмотка 1-5 обеспечивает максимальное значение силы выходного тока в нагрузке 4. Площадь поперечного сечения провода обмотки должна соответствовать силе выходного тока. Обмотка, состоящая из соединенных согласно-последовательно вторичных обмоток 1-5 и 1-4, обеспечивает меньшее значение силы выходного тока, поэтому для вторичной обмотки 1-4 применяют провод с площадью поперечного сечения, меньшей площади поперечного сечения провода вторичной обмотки 1-5. Аналогично, для вторичной обмотки 1-3 применяют провод с площадью поперечного сечения, меньшей, по сравнению с площадью поперечного сечения провода вторичной обмотки 1-4 и, для вторичной обмотки 1-2 применяют провод с площадью поперечного сечения, меньшей, по сравнению с площадью поперечного сечения провода вторичной обмотки 1-3. При формировании выходного тока силой меньше максимального значения, часть обмоток работает в недогруженном, по допустимой плотности тока, режиме, что вызвано избыточным сечением проводов этих обмоток. Это приводит к увеличению массы и габаритных размеров выходного трансформатора прототипа.The closest analogue is the prototype of the claimed device is the output transformer unit in the alternating current source of the installation for checking single-phase energy meters ENERGOMER SU001 manufactured by Energomera Concern OJSC, Stavropol, [1]. An example implementation for a transformer with four secondary windings is shown in figure 1 with the mark "prototype". The device provides the formation of the output current of an alternating current source and contains a transformer 1, including a primary winding 1-1 and several secondary windings: 1-2, 1-3, 1-4 and 1-5, a relay control unit 2, and a relay unit 3 including relay: 3-1, 3-2, 3-3 and 3-4. The connection of load 4 to load 4 to the secondary winding 1-5 is made when the relay contacts 3-4 are closed. When the contacts of the relay 3-3 are closed, the load 4 is connected to the winding, consisting of secondary windings 1-5, 1-4 connected in series. When the contacts of relay 3-2 are closed, load 4 is connected to the winding, consisting of secondary windings 1-5, 1-4, 1-3 connected in series. When the relay contacts 3-1 are closed, load 4 is connected to the winding, consisting of secondary windings 1-5, 1-4, 1-3, 1-2, connected in series. Moreover, in accordance with the principle of operation of the AC source, the force generated in the load 4 of the current is approximately inversely proportional to the number of turns of the involved windings. The secondary winding 1-5 provides the maximum value of the output current strength in the load 4. The cross-sectional area of the winding wire must correspond to the output current strength. A winding consisting of sequentially connected secondary windings 1-5 and 1-4 provides a lower value of the output current strength, therefore, for a secondary winding 1-4, a wire with a cross-sectional area smaller than the cross-sectional area of the secondary winding wire 1-5 is used. Similarly, for secondary winding 1-3, a wire with a cross-sectional area smaller than the cross-sectional area of the wire of the secondary winding 1-4 is used, and for a secondary winding 1-2 a wire with a cross-sectional area smaller than the square is used the cross section of the secondary winding wire 1-3. When the output current is generated by a force less than the maximum value, part of the windings operates in an underloaded mode according to the permissible current density, which is caused by an excessive cross-section of the wires of these windings. This leads to an increase in the mass and overall dimensions of the output transformer of the prototype.

Недостатком устройства - прототипа являются большие масса и габаритные размеры трансформатора.The disadvantage of the prototype device is the large mass and overall dimensions of the transformer.

Целью заявляемого устройства является уменьшение массы выходных вторичных обмоток и габаритных размеров трансформатора. Недостатки прототипа устранены путем намотки вторичных обмоток проводом одинаковой длины и площади поперечного сечения и параллельно-последовательной коммутацией вторичных обмоток.The purpose of the claimed device is to reduce the mass of the output secondary windings and the overall dimensions of the transformer. The disadvantages of the prototype are eliminated by winding the secondary windings with a wire of the same length and cross-sectional area and parallel-sequential switching of the secondary windings.

Общие признаки заявляемого устройства и прототипа заключаются в том, что устройства содержат трансформатор, включающий первичную и вторичные обмотки, которые соединены с блоком реле, который в свою очередь соединен с блоком управления реле. Входом устройств является первичная обмотка. Блок реле управляется блоком управления реле.Common signs of the claimed device and prototype are that the devices contain a transformer including primary and secondary windings, which are connected to the relay unit, which in turn is connected to the relay control unit. The input device is the primary winding. The relay unit is controlled by the relay control unit.

Отличие от прототипа состоит в том, что в заявляемом устройстве трансформатор содержит вторичные обмотки намотанные проводом одинаковой длины и площади поперечного сечения. Блок реле обеспечивает параллельно-последовательную коммутацию вторичных обмоток по сигналам блока управления реле, для этого осуществлена иная схема подключения обмоток трансформатора к нагрузке, а именно, крайние выводы первой и последней вторичных обмоток трансформатора подключены к нагрузке, подключение остальных выводов вторичных обмоток производят блоком реле по сигналам блока управления реле так, что вторичные обмотки включаются параллельно, или последовательно-параллельно, или последовательно, в зависимости от требуемой силы выходного тока.The difference from the prototype is that in the inventive device, the transformer contains secondary windings wound with a wire of the same length and cross-sectional area. The relay block provides parallel-serial switching of the secondary windings according to the signals of the relay control unit, for this a different circuit for connecting the transformer windings to the load is implemented, namely, the extreme leads of the first and last secondary windings of the transformer are connected to the load, the remaining terminals of the secondary windings are connected by the relay block signals of the relay control unit so that the secondary windings are switched on in parallel, or in series-in parallel, or in series, depending on the required output currents.

Блок-схема, поясняющая работу заявляемого устройства, приведена на фигуре 2: трансформатор 1 содержит первичную обмотку 1-1 и вторичные обмотки, например, четыре: 1-2, 1-3, 1-4 и 1-5, намотанные проводом одинаковой длины и площади поперечного сечения. Блок управления реле 2 подсоединен к блоку реле 3, содержащему реле: 3-1, 3-2, 3-3, 3-4, 3-5, 3-6, 3-7, 3-8 и 3-9, подключенные к вторичным обмоткам, обеспечивая их коммутацию. Входом заявляемого устройства является первичная обмотка 1-1 трансформатора 1. Блок реле 3 управляется блоком управления реле 2.The block diagram explaining the operation of the claimed device is shown in figure 2: the transformer 1 contains a primary winding 1-1 and secondary windings, for example, four: 1-2, 1-3, 1-4 and 1-5, wound with a wire of the same length and cross-sectional areas. The relay control unit 2 is connected to the relay unit 3, containing the relay: 3-1, 3-2, 3-3, 3-4, 3-5, 3-6, 3-7, 3-8 and 3-9, connected to the secondary windings, ensuring their switching. The input of the claimed device is the primary winding 1-1 of the transformer 1. The relay unit 3 is controlled by the control unit of the relay 2.

Выходная нагрузка 4 подключена к крайним выводам вторичных обмоток 1-2 и 1-5. К этим же точкам схемы подключаются выводы остальных вторичных обмоток при их коммутации, которая выполняется по сигналам блока управления реле 2.The output load 4 is connected to the extreme terminals of the secondary windings 1-2 and 1-5. The outputs of the remaining secondary windings are connected to the same points of the circuit during their switching, which is performed according to the signals of the relay control unit 2.

Устройство работает следующим образом. Для обеспечения требуемого значения силы выходного тока в нагрузке 4, блок реле 3 под управлением блока управления реле 2 коммутирует вторичные обмотки трансформатора 1. Для обеспечения работы при минимальном значении силы выходного тока, путем замыкания контактов реле 3-5, 3-6, 3-7, все вторичные обмотки включают согласно-последовательно. Для обеспечения работы при максимальном значении силы выходного тока, путем замыкания контактов реле 3-1…3-4, 3-8, 3-9 все вторичные обмотки соединяют согласно-параллельно. При согласно-параллельном соединении соединяются, с одной стороны начала всех вторичных обмоток, с другой стороны соединяются концы всех вторичных обмоток. Для обеспечения работы при среднем значении силы тока по две вторичные обмотки соединяют согласно-параллельно, а затем эти пары обмоток соединяют согласно-последовательно. Реализуют это путем замыкания контактов реле 3-1, 3-3, 3-2, 3-4, 3-6.The device operates as follows. To ensure the required value of the output current strength in the load 4, the relay unit 3 under the control of the relay control unit 2 commutes the secondary windings of the transformer 1. To ensure operation with the minimum value of the output current, by closing the relay contacts 3-5, 3-6, 3- 7, all secondary windings are turned on in series. To ensure operation at the maximum value of the output current, by closing the relay contacts 3-1 ... 3-4, 3-8, 3-9, all secondary windings are connected in parallel. In a parallel connection, the ends of all secondary windings are connected on the one hand, and the ends of all secondary windings are connected on the other hand. To ensure operation with an average current strength, two secondary windings are connected in parallel, and then these pairs of windings are connected in series. They realize this by closing the relay contacts 3-1, 3-3, 3-2, 3-4, 3-6.

Применение заявляемого устройства позволило устранить использование в выходном трансформаторе источника переменного тока провода избыточного сечения, благодаря чему уменьшились масса вторичных обмоток и габаритные размеры трансформатора. В устройстве - прототипе при выходной мощности до 600 В·А масса провода вторичных обмоток составляет 3 кг, габаритные размеры трансформатора 180×95 мм, диаметр × высота. В заявляемом устройстве при выходной мощности до 1200 В·А, масса провода вторичных обмоток уменьшилась до 2 кг, габаритные размеры трансформатора уменьшились до 160×65 мм, диаметр × высота. При этом, как и в прототипе, обеспечена возможность формирования выходного тока в трех диапазонах: от 0 до 30 А, от 30 до 60 А, от 60 до 120 А.The use of the inventive device eliminated the use of an excess section wire in the output transformer of an alternating current source, thereby reducing the mass of secondary windings and the overall dimensions of the transformer. In the prototype device, with an output power of up to 600 V · A, the mass of the secondary winding wire is 3 kg, the overall dimensions of the transformer are 180 × 95 mm, and the diameter × height. In the claimed device with an output power of up to 1200 VA, the mass of the secondary wire decreased to 2 kg, the overall dimensions of the transformer decreased to 160 × 65 mm, diameter × height. At the same time, as in the prototype, it is possible to generate the output current in three ranges: from 0 to 30 A, from 30 to 60 A, from 60 to 120 A.

Заявляемое устройство может быть реализовано на основе следующих элементов: в качестве магнитопровода трансформатора 1 может быть использован магнитопровод ОА-1000, изготавливаемый ф. Alpha-Core, США, все обмотки могут быть намотаны проводом ПЭТВ-2-2,0 в три сложения. В качестве коммутирующих устройств - реле 3-1…3-9 - могут быть использованы реле типов 704 и 721, изготавливаемые ф. Gruner AG, Германия. Блок управления реле 2 может быть построен на микроконтроллере АТ89С51, изготавливаемом ф. Atmel, и на транзисторах BD675 и BD676, изготавливаемых ф. On Semiconductor. В качестве нагрузки 4 могут быть использованы, например, такие приборы, как однофазные счетчики электрической энергии.The inventive device can be implemented on the basis of the following elements: as the magnetic core of the transformer 1 can be used magnetic core OA-1000, manufactured f. Alpha-Core, USA, all windings can be wound with PETV-2-2.0 wire in three additions. As switching devices - relays 3-1 ... 3-9 - relays of types 704 and 721 manufactured by f. Gruner AG, Germany. The relay 2 control unit can be built on the AT89C51 microcontroller manufactured by f. Atmel, and on transistors BD675 and BD676, manufactured f. On Semiconductor. As the load 4 can be used, for example, such devices as single-phase meters of electrical energy.

Используемые источники информации: Установка для поверки однофазных счетчиков электрической энергии ЭНЕРГОМЕРА СУ001. Руководство по эксплуатации. http://www.energomera.ru/documentations/su001 re.pdf.Information sources used: Installation for checking single-phase electric energy meters ENERGOMER SU001. Manual. http://www.energomera.ru/documentations/su001 re.pdf.

Claims

The output transformer block of an AC source, comprising a transformer including a primary winding, which is the input of the device, and secondary windings, to which a relay block is connected, controlled by a relay control unit, characterized in that the transformer contains the same secondary windings, the extreme terminals of the first and last secondary windings the transformer is connected to the load, the remaining terminals of the secondary windings are connected by the relay unit according to the signals of the relay control unit so that I turn on the secondary windings Xia in parallel, or in series-parallel or series depending on the desired output current.