RU90256U1 - CIRCUIT BREAKER CURRENT TRANSFORMER - Google Patents

Abstract

Измерительный трансформатор тока автоматического выключателя, содержащий ферромагнитный сердечник с электроизолирующей оболочкой, первичную обмотку, представляющую собой проходящий через сердечник вывод выключателя, выполненный в виде прямоугольного параллелепипеда с двумя парами параллельных боковых граней и двумя торцами, конструктивные элементы на торцах для включения трансформатора в главную токовую цепь выключателя, вторичную обмотку, расположенную на сердечнике, отличающийся тем, что в выводе выключателя выполнены первое и второе сквозные прямоугольные отверстия с сечением не меньше площади поперечного сечения ферромагнитного сердечника, перпендикулярные своими осями первой паре параллельных граней параллелепипеда и симметричные относительно второй пары параллельных граней, а также сквозной прямоугольный паз, пересекающий оба сквозных отверстия, параллельный первой паре граней и разделяющий вывод в промежутке между двумя сквозными отверстиями на две неравные части, а каждая грань из первой пары граней снабжена двумя глухими пазами, плоскость симметрии которых параллельна торцам вывода, и один из глухих пазов выполнен глубиной до пересечения со сквозным пазом и шириной от пересечения с первой гранью из второй пары граней до пересечения с первым сквозным отверстием, а второй глухой паз выполнен глубиной до пересечения со сквозным пазом и шириной от пересечения со второй гранью из второй пары граней до пересечения со вторым сквозным отверстием, при этом сквозной и глухие пазы совместно со сквозными прямоугольными отверстиями образуют на первой паре граней два S-образных токопровода с A measuring current transformer of a circuit breaker containing a ferromagnetic core with an electrically insulating sheath, a primary winding representing a circuit breaker lead passing through the core, made in the form of a rectangular parallelepiped with two pairs of parallel side faces and two ends, structural elements at the ends to turn the transformer into the main current circuit circuit breaker, a secondary winding located on the core, characterized in that the first and the second through rectangular holes with a cross section not less than the cross-sectional area of the ferromagnetic core, perpendicular to their axes to the first pair of parallel faces of the parallelepiped and symmetrical with respect to the second pair of parallel faces, as well as a through rectangular groove intersecting both through holes parallel to the first pair of faces and separating the output in the gap between two through holes into two unequal parts, and each face from the first pair of faces is provided with two blind grooves, the plane is symmetrical and which are parallel to the ends of the output, and one of the blind grooves is made deep to the intersection with the through groove and the width from the intersection with the first face of the second pair of faces to the intersection with the first through hole, and the second blind groove is made to the depth of the intersection with the through groove and the width of intersections with the second face from the second pair of faces to the intersection with the second through hole, while the through and blind grooves, together with the through rectangular holes, form two S-shaped conductors with

Description

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к трансформаторам тока, встраиваемым в низковольтные автоматические выключатели на большие номинальные токи, а также может быть использована в электроизмерительной технике.The utility model relates to the field of electrical engineering, namely to current transformers that are built into low-voltage circuit breakers for high rated currents, and can also be used in electrical measurement technology.

Известны трансформаторы тока, предназначенные для измерения номинальных токов, токов перегрузки и токов короткого замыкания величиной от нескольких сотен ампер до нескольких десятков килоампер, проходящих через полюсы автоматического выключателя. Такие измерительные трансформаторы встраиваются в конструкцию самого выключателя и устанавливаются внутри непосредственно на его выводах. Вывод выключателя в виде токоведущей шины прямоугольного сечения служит первичной обмоткой трансформатора и проходит через окно ферромагнитного сердечника. Вторичная многовитковая обмотка устанавливается на ферромагнитном сердечнике. Конструкции таких измерительных трансформаторов описаны в книге: Могилевский Г.В., Райнин В.Е., Сосков А.Г., Устименко Б.Ю. Бесконтактные устройства защиты для низковольтных электрических аппаратов. М., «Энергия», 1971, с.11; в описании к авторскому свидетельству SU №1781712, H01F 40/02, 1979. Измерительные трансформаторы описанной конструкции широко применяются в низковольтных автоматических выключателях различных фирм (см. установку трансформаторов в выключателях по патенту США 5,341,191 от 23.08.1993 г., Н01Н 75/00, фиг.2 позиции 74,76 на выводе поз.78, а также по патенту США 5,210,385 от 11.05.1993, Н01Н 33/12, фиг.1, поз.46 на выводе 42) и одновременно с измерением токов выполняют функцию источника питания электронных устройств защиты. Однако трансформаторы имеют сравнительно большие габариты, особенно при больших (1000-6300 А) номинальных токах. Ухудшается при больших измеряемых токах короткого замыкания (при кратностях токов короткого замыкания по отношению к номинальному току 12-20 и выше) и точность измерения, так как при больших токах раньше наступает насыщение магнитопровода. Большие габариты приводят к увеличенным потерям мощности в меди вторичной обмотки, повышению температуры трансформатора и к необходимости применения более теплостойких намоточных проводов и электроизоляционных материалов, способных работать при температурах 160-200 градусов.Known current transformers for measuring rated currents, overload currents and short circuit currents ranging in magnitude from several hundred amperes to several tens of kiloamperes passing through the poles of a circuit breaker. Such measuring transformers are built into the design of the switch itself and are installed inside directly at its terminals. The output of the switch in the form of a busbar of rectangular cross section serves as the primary winding of the transformer and passes through the window of the ferromagnetic core. The secondary multi-turn winding is installed on the ferromagnetic core. The designs of such measuring transformers are described in the book: Mogilevsky G.V., Rainin V.E., Soskov A.G., Ustimenko B.Yu. Contactless protection devices for low-voltage electrical devices. M., "Energy", 1971, p.11; in the description of the copyright certificate SU No. 1781712, H01F 40/02, 1979. Measuring transformers of the described design are widely used in low-voltage circuit breakers of various companies (see the installation of transformers in switches according to US patent 5,341,191 of 08/23/1993, H01H 75/00 , Fig. 2, positions 74.76 at the terminal, pos. 78, and also according to US Pat. electronic protection devices. However, transformers have relatively large dimensions, especially at large (1000-6300 A) rated currents. Deterioration at high measurable short-circuit currents (with multiples of short-circuit currents with respect to the rated current of 12-20 and higher) and the measurement accuracy, since at high currents the magnetic circuit saturation occurs earlier. Large dimensions lead to increased power losses in the secondary winding copper, an increase in the temperature of the transformer and the need for more heat-resistant winding wires and electrical insulation materials that can operate at temperatures of 160-200 degrees.

Известно также техническое решение (см. описание к изобретению СССР №454487 M.Кл.G01r 1/22 от 25.12.1974 г.), направленное на уменьшение габаритов трансформатора и повышение точности измерения, основанное на разделении первичной обмотки на две включенные встречно-параллельно обмотки, проходящие через окно сердечника. Это решение является прототипом заявляемой полезной модели. Однако применение такого решения в случае, когда первичной обмоткой является вывод выключателя в виде прямоугольной шины большого сечения, очень затруднительно из-за больших радиусов гибки толстой шины и, как следствие, некомпактной по отношению к выключателю конструкции трансформатора. Это привело бы к неоправданному увеличению компоновочного места внутри выключателя, а следовательно, к увеличению габаритов самого выключателя. Прототип может быть реализован в выключателях на небольшие (до 250 А) номинальные токи при применении в качестве вывода гибких медных проводов марок ПЩ, ПЩС соответствующего сечения или тонких (2-3 мм) медных шин. Для выводов из толстых шин с поперечным сечением свыше 1000 мм² требуется оригинальная и компактная конструкция вывода выключателя, которая не требовала бы гибки и увеличения компоновочного места в самом выключателе. В заявляемой полезной модели предлагается реализовать разделение массивного медного вывода большого сечения на два встречно-параллельных токопровода путем выполнения в теле вывода фигурных отверстий, глухих и сквозных пазов, пересекающихся в объеме вывода определенным образом.A technical solution is also known (see the description of the invention of the USSR No. 454487 M. Cl. G01r 1/22 dated 12/25/1974), aimed at reducing the dimensions of the transformer and improving the measurement accuracy based on the division of the primary winding into two connected in parallel windings passing through the core window. This solution is a prototype of the claimed utility model. However, the application of such a solution in the case where the primary winding is the output of the switch in the form of a rectangular busbar with a large cross section is very difficult due to the large bending radius of the thick busbar and, as a result, the transformer design is not compact with respect to the switch. This would lead to an unjustified increase in the layout inside the circuit breaker, and therefore to an increase in the dimensions of the circuit breaker itself. The prototype can be implemented in circuit breakers for small (up to 250 A) rated currents when using flexible copper wires of the ПЩ, ПЩС brands of the appropriate section or thin (2-3 mm) copper busbars as output. For conclusions from thick tires with a cross-section of more than 1000 mm ² , an original and compact design of the switch output is required, which would not require bending and increasing the layout in the switch itself. In the claimed utility model, it is proposed to realize the separation of a massive copper terminal of a large cross section into two counter-parallel current conductors by making shaped holes in the output body, blind and through grooves intersecting in a certain volume in the output volume.

Использование предлагаемой полезной модели обеспечивает следующий технико-экономический результат:Using the proposed utility model provides the following technical and economic result:

- уменьшение массы и габаритов измерительного трансформатора при применении его в выключателях на большие, в несколько тысяч ампер, номинальные токи и при больших сечениях выводов выключателя;- reduction of the mass and dimensions of the measuring transformer when it is used in circuit breakers for large, several thousand amperes, rated currents and for large sections of the terminals of the switch;

- повышение точности измерения токов в более широком диапазоне токов короткого замыкания;- improving the accuracy of measuring currents in a wider range of short circuit currents;

- получение экономического эффекта в виде стоимости сэкономленных материалов за вычетом трудозатрат на изготовление вывода;- obtaining the economic effect in the form of the cost of the saved materials minus the labor costs for making a conclusion;

- повышение компактности конструкции выключателя за счет уменьшения объема выключателя, занимаемого трансформатором тока.- increasing the compactness of the design of the switch by reducing the volume of the switch occupied by the current transformer.

Указанный технико-экономический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в измерительном трансформаторе тока, содержащем ферромагнитный сердечник с электроизолирующей оболочкой, первичную обмотку, представляющую собой проходящий через сердечник вывод выключателя, выполненный в виде прямоугольного параллелепипеда с двумя парами параллельных боковых граней и двумя торцами, конструктивные элементы на торцах для включения трансформатора в главную токовую цепь выключателя, вторичную обмотку, расположенную на сердечнике, вывод выключателя выполнен с первым и вторым сквозными прямоугольными отверстиями с сечением не меньше площади поперечного сечения ферромагнитного сердечника, перпендикулярными своими осями первой паре параллельных граней параллелепипеда и симметричными относительно второй пары параллельных граней, а также со сквозным прямоугольным пазом, пересекающим оба сквозных отверстия, параллельным первой паре граней и разделяющим вывод в промежутке между двумя сквозными отверстиями на две неравные части, а каждая грань из первой пары граней снабжена двумя глухими пазами, плоскость симметрии которых параллельна торцам вывода, и один из глухих пазов выполнен глубиной до пересечения со сквозным пазом и шириной от пересечения с первой гранью из второй пары граней до пересечения с первым сквозным отверстием, а второй глухой паз выполнен глубиной до пересечения со сквозным пазом и шириной от пересечения со второй гранью из второй пары граней до пересечения со вторым сквозным отверстием, при этом сквозной и глухие пазы совместно со сквозными прямоугольными отверстиями образуют на первой паре граней два S-образных токопровода с соотношением площадей поперечных сечений, пропорциональным соотношению размеров частей, на которые поделен вывод сквозным прямоугольным пазом, причем таким образом, что ток главной цепи в S-образных токопроводах между сквозными отверстиями имеет возможность протекать встречно, кроме этого, ферромагнитный сердечник смонтирован внутри сквозных прямоугольных отверстий с помощью электроизолирующей оболочки, а вторичная обмотка установлена на сердечнике над S-образным токопроводом с большим поперечным сечением.The specified technical and economic result in the implementation of the utility model is achieved by the fact that in the current measuring transformer containing a ferromagnetic core with an electrically insulating sheath, the primary winding is a switch output passing through the core, made in the form of a rectangular parallelepiped with two pairs of parallel side faces and two ends , structural elements at the ends for turning on the transformer in the main current circuit of the circuit breaker, the secondary winding located on core, the switch output is made with the first and second through rectangular holes with a cross section not less than the cross-sectional area of the ferromagnetic core, perpendicular to its axes to the first pair of parallel faces of the parallelepiped and symmetrical with respect to the second pair of parallel faces, as well as with a through rectangular groove intersecting both through holes, parallel to the first pair of faces and dividing the output in the interval between two through holes into two unequal parts, and each face from the first the face is equipped with two blind grooves, the plane of symmetry of which is parallel to the ends of the output, and one of the blind grooves is made deep to the intersection with the through groove and the width from the intersection with the first face of the second pair of faces to the intersection with the first through hole, and the second blind groove is made with depth to the intersection with the through groove and the width from the intersection with the second face from the second pair of faces to the intersection with the second through hole, while the through and blind grooves together with the through rectangular holes form on the first pair of faces two S-shaped conductors with a ratio of the cross-sectional areas proportional to the ratio of the sizes of the parts into which the output is divided through a rectangular groove, so that the main circuit current in the S-shaped current conductors between the through holes can pass counter-current, in addition, the ferromagnetic core is mounted inside the through holes with an electrically insulating sheath, and the secondary winding is mounted on the core above the S-shaped current conductor house with a large cross section.

Выполнение в первичной обмотке трансформатора, представляющей собой вывод выключателя в виде прямоугольного параллелепипеда (отрезка прямоугольной шины с большим поперечным сечением) первого и второго сквозных прямоугольных отверстий с сечением не меньше площади поперечного сечения ферромагнитного сердечника, перпендикулярных своими осями первой паре параллельных граней параллелепипеда и симметричных относительно второй пары параллельных граней, а также сквозного прямоугольного паза, пересекающего оба сквозных отверстия, параллельного первой паре граней и разделяющего вывод в промежутке между двумя сквозными отверстиями на две неравные части позволило разделить вывод на два параллельных токопровода. Снабжение каждой грани из первой пары граней двумя глухими пазами, плоскость симметрии которых параллельна торцам вывода, и выполнение одного из глухих пазов глубиной до пересечения со сквозным пазом и шириной от пересечения с первой гранью из второй пары граней до пересечения с первым сквозным отверстием, а второго глухого паза - глубиной до пересечения со сквозным пазом и шириной от пересечения со второй гранью из второй пары граней до пересечения со вторым сквозным отверстием, дало возможность компактно, не выходя за пределы сечения вывода, образовать на первой паре граней два S-образных токопровода с соотношением площадей поперечных сечений, пропорциональным соотношению размеров частей, на которые поделен вывод сквозным прямоугольным пазом. Сквозные прямоугольные отверстия, сквозной и глухие пазы разделяют прямоугольный вывод большого сечения на два S-образных токопровода таким образом, что ток главной цепи в S-образных токопроводах между сквозными отверстиями имеет возможность протекать встречно без существенного увеличения габаритов вывода. Тем самым результирующие ампервитки намагничивания определяются как разность ампервитков, образованных токами, протекающими по S-образным токопроводам аналогично прототипу, но при более компактной конструкции, несмотря па большое сечение вывода (первичной обмотки), обусловленное большим номинальным током. Монтаж ферромагнитного сердечника внутри сквозных прямоугольных отверстий посредством электроизолирующей оболочки обеспечивает встречно-параллельное прохождение тока главной цепи в окне сердечника также как и в прототипе, но при более компактной конструкции самого измерительного трансформатора. Установка вторичной обмотки на сердечнике именно над S-образным токопроводом с большим поперечным сечением позволяет согласно исследованиям обеспечить заданную точность измерений в более широком диапазоне первичных токов. Результаты исследований одного из исполнений трансформатора отражены на графиках, см. фиг.1. На графиках показаны зависимости вторичного тока (в кратности к вторичному току при номинальном токе выключателя) от величины первичного тока (тоже в кратности к номинальному току выключателя) при размещении вторичной обмотки на сердечнике над S-образным токопроводом с большим поперечным сечением, кривая 2 и над S-образным токопроводом с меньшим поперечным сечением, кривая 3. Кривая 1 показывает идеальную линейную зависимость вторичного тока от первичного. Из графиков видно, что в первом случае (кривая 2) обеспечивается измерение первичного тока с линейностью близкой к идеальной в более широком диапазоне токов короткого замыкания до 18-20 крат номинального тока против 8-10 крат во втором случае (кривая 3).The execution in the primary winding of the transformer, which represents the output of the switch in the form of a rectangular parallelepiped (a segment of a rectangular bus with a large cross section) of the first and second through rectangular holes with a cross section not less than the cross-sectional area of the ferromagnetic core, perpendicular to its axes of the first pair of parallel parallelepiped faces and symmetrical with respect to a second pair of parallel faces, as well as a through rectangular groove intersecting both through holes, parallel integral first pair of faces and dividing the output in the interval between two through holes into two unequal parts made it possible to divide the output into two parallel current conductors. Supply of each face from the first pair of faces with two blind grooves, the plane of symmetry of which is parallel to the ends of the output, and the execution of one of the blind grooves deep to the intersection with the through groove and the width from the intersection with the first face from the second pair of faces to the intersection with the first through hole, and the second blind groove - the depth to the intersection with the through groove and the width from the intersection with the second face from the second pair of faces to the intersection with the second through hole, made it possible compactly, without going beyond the section into water, to form a first pair of faces of the two S-shaped current conductor with a ratio of cross-sectional areas proportional to the ratio of dimensions of the parts that are divided output through-rectangular groove. Through rectangular openings, through and blind grooves divide the rectangular output of a large cross section into two S-shaped conductors in such a way that the main circuit current in the S-shaped conductors between the through holes has the ability to flow counterclockwise without significantly increasing the dimensions of the output. Thus, the resulting magnetization ampere-turns are defined as the difference of the ampere-turns formed by currents flowing along S-shaped conductors similar to the prototype, but with a more compact design, despite a large output cross section (primary winding), due to the large rated current. The installation of a ferromagnetic core inside the through holes through an electrically insulating sheath provides a counter-parallel passage of the main circuit current in the core window as in the prototype, but with a more compact design of the measuring transformer itself. The installation of the secondary winding on the core just above the S-shaped current lead with a large cross-section allows, according to research, to ensure the specified measurement accuracy in a wider range of primary currents. The research results of one of the versions of the transformer are shown in the graphs, see figure 1. The graphs show the dependences of the secondary current (in multiples of the secondary current at the rated current of the circuit breaker) on the magnitude of the primary current (also in multiples of the rated current of the circuit breaker) when the secondary winding is placed on the core above the S-shaped conductor with a large cross section, curve 2 and above S-shaped conductor with a smaller cross-section, curve 3. Curve 1 shows the ideal linear dependence of the secondary current on the primary. The graphs show that in the first case (curve 2), the primary current is measured with linearity close to ideal in a wider range of short-circuit currents up to 18-20 times the rated current versus 8-10 times in the second case (curve 3).

Предлагаемая полезная модель может использоваться при серийном производстве в составе низковольтных автоматических выключателей на большие номинальные токи, а также в электроизмерительной технике, как самостоятельный датчик тока.The proposed utility model can be used in mass production as part of low-voltage circuit breakers for high rated currents, as well as in electrical measuring equipment, as an independent current sensor.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной полезной модели, позволил установить, что заявитель не обнаружил прототип, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленной полезной модели. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленной конструкции, изложенных в формуле полезной модели.An analysis of the prior art by the applicant, including a search by patents and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed utility model, allowed to establish that the applicant did not find a prototype characterized by features identical to all the essential features of the claimed utility model. The determination from the list of identified analogues of the prototype as the closest in terms of the set of essential features of the analogue made it possible to identify the set of significant distinguishing features in relation to the technical result perceived by the applicant in the claimed design set forth in the utility model formula.

Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию «новизна».Therefore, the claimed utility model meets the condition of "novelty."

Конструкция заявляемой полезной модели изображена на рисунках фиг.2-6. На фиг.2 изображен общий аксонометрический вид измерительного трансформатора тока. На фиг.3 показана в аксонометрии конфигурация первичной обмотки трансформатора (конфигурация вывода выключателя, выполненного в виде прямоугольного параллелепипеда со сквозными прямоугольными отверстиями, сквозным и глухими пазами). Фиг.4 и 5 представляют собой виды на вывод выключателя со стороны каждой из первой пары граней и со стороны каждой из второй пары граней. Фиг.6 раскрывает внутреннее устройство полезной модели в разобранном виде.The design of the claimed utility model is shown in the figures of Fig.2-6. Figure 2 shows a General axonometric view of a measuring current transformer. Figure 3 shows in a perspective view the configuration of the primary winding of the transformer (the configuration of the output of the switch made in the form of a rectangular parallelepiped with through rectangular holes, through and blind grooves). 4 and 5 are views of the output of the switch from the side of each of the first pair of faces and from the side of each of the second pair of faces. Fig.6 discloses the internal structure of the utility model in disassembled form.

Измерительный трансформатор тока автоматического выключателя содержит ферромагнитный сердечник 1 (см. фиг.2) с заданным по условиям ненасыщения поперечным сечением его магнитопровода, первичную обмотку 2, представляющую собой проходящую через сердечник часть вывода 3 выключателя. Вывод 3 (см. фиг.3) выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда с двумя парами 4.5 и 6,7 параллельных боковых граней и двумя торцами 8, 9. На торцах изготовлены конструктивные элементы для включения трансформатора в главную токовую цепь выключателя. Вблизи торца 8 выполнены два отверстия 10 для подключения вывода к внешней шине, на торце 9 имеется пазовая гребенка 11 для подпайки в ее пазы гибких связей, соединяющих вывод с подвижными контактами выключателя (гибкие связи и подвижные контакты не показаны). На сердечнике 1 установлена вторичная обмотка 12 трансформатора, состоящая из определяемого требуемым коэффициентом трансформации количества витков медного провода, намотанного на каркас 13. Отличительной особенностью предлагаемого трансформатора является его компактная первичная обмотка, рассчитанная на большие номинальные токи и позволяющая реализовать в объеме вывода разделение первичного тока на два встречно-параллельных без увеличения габаритов вывода и компоновочного места в самом выключателе. Для этого в выводе 3 (см. на фиг.3, 4, 5) выполнены первое 14 и второе 15 сквозные прямоугольные отверстия с сечением не меньше площади поперечного сечения ферромагнитного сердечника, перпендикулярные своими осями 16 и 17 первой паре параллельных граней 4, 5 параллелепипеда и симметричные относительно второй пары 6, 7 параллельных граней. Еще выполнен сквозной прямоугольный паз 18, пересекающий оба сквозных отверстия 14, 15, параллельный первой паре 4, 5 граней и разделяющий вывод 3 в промежутке между двумя сквозными отверстиями 14, 15 на две неравные части 19 и 20. Каждая грань 4, 5 из первой пары граней снабжена двумя глухими пазами. Грань 4 (см. фиг.4) снабжена глухими пазами 21, 22, а грань 5 (см. фиг.5) - пазами 23, 24. Плоскости симметрии всех четырех пазов 21-24 параллельны торцам 8, 9 вывода 3. На грани 4 глухой паз 21 выполнен глубиной до пересечения со сквозным пазом 18 и шириной от пересечения с первой гранью 6 из второй пары граней до пересечения с первым сквозным отверстием 14, а второй глухой паз 22 выполнен глубиной до пересечения со сквозным пазом 18 и шириной от пересечения со второй гранью 7 из второй пары граней до пересечения со вторым сквозным отверстием 15. На грани 5 глухой паз 23 выполнен глубиной до пересечения со сквозным пазом 18 и шириной от пересечения со второй гранью 7 из второй пары граней до пересечения с первым сквозным отверстием 14, а глухой паз 24 выполнен глубиной до пересечения со сквозным пазом 18 и шириной от пересечения с первой гранью 6 из второй пары граней до пересечения со вторым сквозным отверстием 15. При этом сквозной 18 и глухие пазы 21-24 совместно со сквозными прямоугольными отверстиями 14, 15 образуют на первой паре граней 4, 5 два S-образных токопровода 25 и 26 с соотношением площадей поперечных сечений, пропорциональным соотношению размеров частей 19, 20, на которые поделен вывод 3 сквозным прямоугольным пазом 18. Причем S-образные токопроводы 25 и 26 проходят между сквозными прямоугольными отверстиями 14, 15 таким образом, что ток главной цепи в этих токопроводах имеет возможность протекать встречно (см. фиг.4, 5). Такая конструкция вывода 3 компактна, изготавливается методом литья и при выполнении своих функций не требует увеличения габаритов самого вывода и компоновочного места в автоматическом выключателе. Ферромагнитный сердечник 1 смонтирован внутри сквозных прямоугольных отверстий 14, 15 с помощью электроизолирующей оболочки 27, помещенной между сердечником 1 и выводом 3 выключателя. С помощью оболочки 27 сердечник 1 крепится на выводе 3, например, винтами 28 (см. на фиг.6). Так как S-образные токопроводы 25 и 26 теперь проходят сквозь окно 29 сердечника 1, то магнитные потоки, создаваемые ими в сердечнике, будут направлены противоположно. Для повышения точности измерения вторичная обмотка 12 установлена на сердечнике 1 над S-образным токопроводом 25 с большим поперечным сечением. Сердечник 1 для установки в прямоугольные отверстия 14, 15 выполнен составным (см. фиг.6) и собирается из пакета П-образных пластин 30 и пакета прямоугольных пластин 31. Пакет П-образных пластин 30 помещается в электроизолирующую оболочку 27, а на пакет прямоугольных пластин 31 устанавливается каркас 13 со вторичной обмоткой 12. Между собой пакеты пластин 30 и 31 скрепляются крепежными деталями 32 (заклепками, винтами или шпильками). Отверстия 33 на выводе предназначены для монтажа измерительного трансформатора в корпусе автоматического выключателя.The measuring current transformer of the circuit breaker contains a ferromagnetic core 1 (see Fig. 2) with a given cross section of its magnetic circuit according to the conditions of unsaturation, the primary winding 2, which is a part of the circuit breaker terminal 3 passing through the core. Conclusion 3 (see Fig. 3) is made in the form of a rectangular parallelepiped with two pairs of 4.5 and 6.7 parallel side faces and two ends 8, 9. At the ends, structural elements are made to turn the transformer into the main current circuit of the switch. Near the end 8, two holes 10 are made for connecting the output to the external bus, at the end 9 there is a groove comb 11 for soldering flexible connections connecting the output to the moving contacts of the circuit breaker (flexible connections and moving contacts are not shown). A secondary winding 12 of the transformer is installed on the core 1, consisting of the number of turns of copper wire determined by the required transformation coefficient wound on the frame 13. A distinctive feature of the proposed transformer is its compact primary winding, designed for high rated currents and allowing the separation of the primary current into two counter-parallel without increasing the dimensions of the output and the layout in the switch itself. To this end, in terminal 3 (see FIGS. 3, 4, 5), the first 14 and second 15 through-hole are made through holes with a cross section not less than the cross-sectional area of the ferromagnetic core, perpendicular to its axes 16 and 17 of the first pair of parallel faces 4, 5 of the parallelepiped and symmetrical about the second pair of 6, 7 parallel faces. A through rectangular groove 18 is also made, intersecting both through holes 14, 15 parallel to the first pair of 4, 5 faces and dividing terminal 3 in the gap between two through holes 14, 15 into two unequal parts 19 and 20. Each face 4, 5 from the first pairs of faces provided with two blind grooves. Face 4 (see figure 4) is provided with blind grooves 21, 22, and face 5 (see figure 5) is provided with grooves 23, 24. The symmetry planes of all four grooves 21-24 are parallel to the ends 8, 9 of terminal 3. On the face 4, the blind groove 21 is made depth to the intersection with the through groove 18 and the width from the intersection with the first face 6 of the second pair of faces to the intersection with the first through hole 14, and the second blind groove 22 is made the depth to the intersection with the through groove 18 and the width from the intersection with the second face 7 of the second pair of faces to the intersection with the second through hole 15. On the face 5 blind groove 2 3 is made depth to the intersection with the through groove 18 and the width from the intersection with the second face 7 of the second pair of faces to the intersection with the first through hole 14, and the blind groove 24 is made the depth to the intersection with the through groove 18 and the width from the intersection with the first face 6 of the second pair of faces to the intersection with the second through hole 15. In this case, the through 18 and blind grooves 21-24 together with the through rectangular holes 14, 15 form on the first pair of faces 4, 5 two S-shaped conductors 25 and 26 with the ratio of the cross-sectional areas d, proportional to the aspect ratio of parts 19, 20, into which terminal 3 is divided by a through rectangular groove 18. Moreover, S-shaped conductors 25 and 26 pass between through rectangular openings 14, 15 so that the main circuit current in these conductors can flow counter-current (cm. 4, 5). This design of terminal 3 is compact, manufactured by casting and, in the performance of its functions, does not require an increase in the dimensions of the terminal itself and the layout in the circuit breaker. The ferromagnetic core 1 is mounted inside the through-hole rectangular holes 14, 15 using an electrically insulating sheath 27 placed between the core 1 and the terminal 3 of the switch. Using the sheath 27, the core 1 is attached to terminal 3, for example, by screws 28 (see Fig. 6). Since the S-shaped conductors 25 and 26 now pass through the window 29 of the core 1, the magnetic fluxes generated by them in the core will be directed oppositely. To increase the accuracy of the measurement, the secondary winding 12 is mounted on the core 1 above the S-shaped current lead 25 with a large cross-section. The core 1 for installation in rectangular holes 14, 15 is made composite (see Fig. 6) and is assembled from a package of U-shaped plates 30 and a package of rectangular plates 31. A package of U-shaped plates 30 is placed in an insulating shell 27, and on a package of rectangular plates 31 is installed frame 13 with a secondary winding 12. Between each other, the packages of plates 30 and 31 are fastened with fasteners 32 (rivets, screws or studs). Holes 33 at the output are intended for mounting a measuring transformer in the circuit breaker case.

Работа малогабаритного измерительного трансформатора тока в автоматическом выключателе, рассчитанном на большой номинальный ток (до 6300А) и большие отключаемые токи короткого замыкания (12-20 крат по отношению к номинальному), обеспечивается следующим образом. Путем выбора положения сквозного паза 18 на гранях 6, 7 делят вывод на два S-образных токопровода 25, 26 с такими сечениями, которые обеспечивают при прохождении через них первичного тока (разветвленного отверстиями 14, 15 сквозным 18 и глухими 21-24 пазами на два встречно-параллельных тока) создание в сердечнике результирующего разностного магнитного потока, равного потоку в сердечнике трансформатора, рассчитанного на измерение токов в несколько раз меньших, чем номинальный ток выключателя. Например, при номинальном токе выключателя 2000 А трансформатор может иметь сердечник и вторичную обмотку, рассчитанные исходя из уменьшенного первичного тока до 300 А, т.е. габариты, масса сердечника и вторичной обмотки существенно, в несколько раз, уменьшаются без увеличения габаритов вывода и компоновочного пространства выключателя, занимаемого трансформатором. Ограничением уменьшения первичного тока здесь уже выступает требование по использованию измерительного трансформатора одновременно и в качестве трансформатора питания заданной мощности для питания электрических схем электронного расцепителя автоматического выключателя. Путем установки вторичной обмотки 12 на сердечнике 1 над S-образным токопроводом 25 с большим поперечным сечением (благодаря выявленной при исследованиях и расчетах меньшей погрешности измерения первичных токов большой кратности по сравнению с размещением обмотки над S-образным токопроводом 26 с меньшим поперечным сечением) обеспечена по сравнению с прототипом требуемая точность измерения в более широком (до 18-20 крат номинального тока) диапазоне измеряемых токов. С помощью новой формы вывода выключателя, полученной без увеличения габаритов самого вывода, достигается по сравнению с прототипом экономия не только материалов сердечника и вторичной обмотки, но и меди, необходимой для изготовления вывода (первичной обмотки трансформатора), что особенно эффективно при больших номинальных токах выключателя и соответственно больших сечениях медных выводов.The operation of a small-sized measuring current transformer in a circuit breaker designed for a large rated current (up to 6300A) and large disconnected short-circuit currents (12-20 times relative to the rated) is ensured as follows. By selecting the position of the through groove 18 on the faces 6, 7, the output is divided into two S-shaped conductors 25, 26 with such sections that provide the primary current (branched by holes 14, 15 through 18 and blind 21-24 grooves through two) counter-parallel current) the creation in the core of the resulting differential magnetic flux equal to the flux in the core of the transformer, designed to measure currents several times smaller than the rated current of the switch. For example, at a rated current of a switch of 2000 A, a transformer can have a core and a secondary winding, calculated on the basis of a reduced primary current of up to 300 A, i.e. the dimensions, the mass of the core and the secondary winding are significantly, several times, reduced without increasing the dimensions of the output and the layout space of the switch occupied by the transformer. The limitation of the reduction of the primary current here is already a requirement for the use of a measuring transformer at the same time and as a power transformer of a given power for powering the electrical circuits of the electronic release of the circuit breaker. By installing the secondary winding 12 on the core 1 above the S-shaped current lead 25 with a large cross-section (due to the smaller measurement error of primary currents revealed in studies and calculations compared to placing the winding above the S-shaped current lead 26 with a smaller cross-section), Compared with the prototype, the required measurement accuracy in a wider (up to 18-20 times the rated current) range of measured currents. Using the new form of the output of the switch, obtained without increasing the dimensions of the output itself, compared with the prototype, not only the core materials and the secondary winding are saved, but also the copper necessary for the manufacture of the output (primary transformer winding), which is especially effective at high rated currents of the switch and, accordingly, large sections of copper terminals.

Таким образом, выполнение измерительного трансформатора тока автоматического выключателя в заявляемом виде с новыми конструктивными элементами, а именно с выводом, в котором выполнены прямоугольные сквозные отверстия, сквозной и глухие пазы с описанным пространственным взаимоположением и с образованием двух S-образных токопроводов со встречно-параллельным прохождением тока между сквозными отверстиями, в которых установлен сердечник, а также с размещением вторичной обмотки со стороны токопровода с большим поперечным сечением, позволило достичь в предлагаемой модели:Thus, the implementation of the measuring current transformer of the circuit breaker in the claimed form with new structural elements, namely, the output in which are made rectangular through holes, through and blind grooves with the described spatial relative position and with the formation of two S-shaped current conductors with counter-parallel passage current between the through holes in which the core is installed, as well as with the placement of the secondary winding from the side of the current lead with a large cross section, App end to reach in the proposed model:

- уменьшения массы и габаритов измерительного трансформатора при применении его в выключателях на большие номинальные токи и при больших сечениях выводов выключателя за счет компактной конструкции вывода, исключающей технологию гибки толстой шины или применение габаритных гибких токопроводов из дорогостоящих проводов марок ПЩ и ПЩС;- reducing the weight and dimensions of the measuring transformer when it is used in circuit breakers for high rated currents and for large cross-sections of the circuit breaker terminals due to the compact terminal design, which excludes the technology of bending a thick bus or the use of dimensional flexible current conductors from expensive wires of the ПЩ and ПЩС brands;

- повышения точности измерения токов в более широком диапазоне токов за счет размещения вторичной обмотки на сердечнике над токопроводом с большим сечением;- improving the accuracy of measuring currents in a wider range of currents by placing a secondary winding on the core above the conductors with a large cross section;

- получения экономического эффекта в виде стоимости сэкономленной меди за вычетом трудозатрат на изготовление вывода;- obtaining the economic effect in the form of the cost of the saved copper minus the labor costs for making a conclusion;

- повышения компактности конструкции выключателя за счет уменьшения объема выключателя, занимаемого трансформатором тока.- increase the compactness of the design of the circuit breaker by reducing the volume of the circuit breaker occupied by the current transformer.

Описанная конструкция полезной модели и описание ее работы свидетельствуют о соответствии заявленной полезной модели следующей совокупности условий:The described design of the utility model and a description of its operation indicate the compliance of the claimed utility model with the following set of conditions:

- устройство, воплощающее заявленную модель, при его осуществлении предназначено для измерения токов в автоматическом выключателе относится к электротехнике и электроизмерительной технике, в частности к измерительным трансформаторам тока;- a device embodying the claimed model, in its implementation is intended for measuring currents in a circuit breaker relates to electrical engineering and electrical engineering, in particular to measuring current transformers;

- для заявленной конструкции в том виде, как она охарактеризована в изложенной формуле полезной модели, подтверждена возможность ее осуществления с помощью описанных в заявке средств;- for the claimed design in the form as described in the stated utility model formula, the possibility of its implementation using the means described in the application is confirmed;

- устройство, воплощающее заявленную полезную модель, при осуществлении способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- a device embodying the claimed utility model, when implemented, is capable of ensuring the achievement of the technical result perceived by the applicant.

Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию «промышленная применимость».Therefore, the claimed utility model meets the condition of "industrial applicability".

Claims (1)

Измерительный трансформатор тока автоматического выключателя, содержащий ферромагнитный сердечник с электроизолирующей оболочкой, первичную обмотку, представляющую собой проходящий через сердечник вывод выключателя, выполненный в виде прямоугольного параллелепипеда с двумя парами параллельных боковых граней и двумя торцами, конструктивные элементы на торцах для включения трансформатора в главную токовую цепь выключателя, вторичную обмотку, расположенную на сердечнике, отличающийся тем, что в выводе выключателя выполнены первое и второе сквозные прямоугольные отверстия с сечением не меньше площади поперечного сечения ферромагнитного сердечника, перпендикулярные своими осями первой паре параллельных граней параллелепипеда и симметричные относительно второй пары параллельных граней, а также сквозной прямоугольный паз, пересекающий оба сквозных отверстия, параллельный первой паре граней и разделяющий вывод в промежутке между двумя сквозными отверстиями на две неравные части, а каждая грань из первой пары граней снабжена двумя глухими пазами, плоскость симметрии которых параллельна торцам вывода, и один из глухих пазов выполнен глубиной до пересечения со сквозным пазом и шириной от пересечения с первой гранью из второй пары граней до пересечения с первым сквозным отверстием, а второй глухой паз выполнен глубиной до пересечения со сквозным пазом и шириной от пересечения со второй гранью из второй пары граней до пересечения со вторым сквозным отверстием, при этом сквозной и глухие пазы совместно со сквозными прямоугольными отверстиями образуют на первой паре граней два S-образных токопровода с соотношением площадей поперечных сечений, пропорциональным соотношению размеров частей, на которые поделен вывод сквозным прямоугольным пазом, причем таким образом, что ток главной цепи в S-образных токопроводах между сквозными отверстиями имеет возможность протекать встречно, кроме этого, ферромагнитный сердечник смонтирован внутри сквозных прямоугольных отверстий с помощью электроизолирующей оболочки, а вторичная обмотка установлена на сердечнике над S-образным токопроводом с большим поперечным сечением.

A measuring current transformer of a circuit breaker containing a ferromagnetic core with an electrically insulating sheath, a primary winding representing a circuit breaker lead passing through the core, made in the form of a rectangular parallelepiped with two pairs of parallel side faces and two ends, structural elements at the ends to turn the transformer into the main current circuit circuit breaker, a secondary winding located on the core, characterized in that the first and the second through rectangular holes with a cross section not less than the cross-sectional area of the ferromagnetic core, perpendicular to their axes to the first pair of parallel faces of the parallelepiped and symmetrical with respect to the second pair of parallel faces, as well as a through rectangular groove intersecting both through holes parallel to the first pair of faces and separating the output in the gap between two through holes into two unequal parts, and each face from the first pair of faces is provided with two blind grooves, the plane is symmetrical and which are parallel to the ends of the output, and one of the blind grooves is made deep to the intersection with the through groove and the width from the intersection with the first face of the second pair of faces to the intersection with the first through hole, and the second blind groove is made to the depth of the intersection with the through groove and the width of intersections with the second face from the second pair of faces to the intersection with the second through hole, while the through and blind grooves, together with the through rectangular holes, form two S-shaped conductors with the ratio of the cross-sectional areas proportional to the size ratio of the parts into which the output is divided through a rectangular groove, so that the main circuit current in the S-shaped current conductors between the through holes has the ability to flow counter, in addition, the ferromagnetic core is mounted inside the through rectangular holes with using an insulating sheath, and the secondary winding is mounted on the core above the S-shaped current lead with a large cross-section.