УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА ПАКЕТА ШИН Российский патент 2005 года по МПК G01R15/20 G01R19/00 

Изобретение относится к области электрических измерений, в частности к измерению больших постоянных токов пакета шин, полученных путем выпрямления переменного тока.

Известно устройство для измерения постоянных токов (Меерович Э.А., Андриевская Л.И. Измерение больших постоянных токов с использованием датчиков Холла. - Электричество, 1967, N 9, с.49-55), содержащее магнитопровод, охватывающий шины с измеряемым током, датчики Холла, расположенные в зазорах магнитопровода, усилитель и размагничивающие обмотки.

Недостатком этого устройства является невысокая точность измерения из-за влияния полей рассеяния вследствие большой протяженности магнитопровода, что приводит к неравномерности намагничивания магнитопровода.

Известно также устройство для измерения тока пакета шин (RU №1713364, кл. G 01 R 19/00, 1999 г), содержащее немагнитную рамку, охватывающую систему шин с измеряемым током, на которой на равных промежутках размещены n измерительных элементов магнитной индукции, датчик Холла, формирователь импульсов, устройство выборки-хранения, генератор пилообразного напряжения и сумматор, выход которого является выходом всего устройства.

Недостатком известного устройства является возникновение погрешности в случае наличия пульсаций измеряемого тока, которая возникает после выпрямления приложенного к цепи напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению относится устройство для измерения выпрямленного тока пакета шин (RU №2166765, кл. G 01 R 19/02, Н 02 Н 7/22, 2001 г.), содержащий измерительный преобразователь постоянных токов, включающий в себя немагнитную рамку, охватывающую систему шин с измеряемым током, на которой на равных промежутках размещены n измерительных элементов магнитной индукции, каждый из которых содержит концентратор магнитного поля в виде магнитопровода, в одном зазоре которого, расположенном в плоскости, перпендикулярной линиям магнитной индукции, создаваемой измеряемым током, размещен датчик Холла, один вывод которого соединен с земляной шиной, формирователь импульсов, выход которого соединен с первым входом устройства выборки-хранения; генератор пилообразного напряжения, подключенный через намагничивающую обмотку и резистор к земляной шине, причем точка соединения намагничивающей обмотки и резистора подключена ко второму входу устройства выборки-хранения, выход которого является выходом измерительного элемента магнитной индукции, причем все выходы измерительных элементов магнитной индукции соединены с входами сумматора, выход которого является выходом всего устройства. В устройство также введены повторитель напряжения и суммирующий усилитель на основе операционных усилителей, которые входят в состав каждого измерительного элемента магнитной индукции, а также датчик переменной составляющей тока в виде трансформатора тока с одной вторичной обмоткой, намотанной на ферромагнитном сердечнике, и преобразователь ток-напряжение на основе операционного усилителя, причем второй вывод датчика Холла соединен через повторитель напряжения с одним из входов суммирующего усилителя, выход которого подключен ко входу формирователя импульсов, датчик переменной составляющей тока включен между земляной шиной и входом преобразователя ток-напряжение, выход которого соединен с другим входом суммирующего усилителя, а также с соответствующими входами суммирующих усилителей других n-1 измерительных элементов магнитной индукции. Коэффициент передачи суммирующего усилителя выбирается такой, чтобы на его входе происходила компенсация переменной составляющей напряжений, подаваемых на его вход.

Недостатком прототипа является возникновение дополнительной погрешности, вносимой датчиком переменной составляющей тока в виде измерительного трансформатора тока с одной вторичной обмоткой. При протекании тока по первичной обмотке трансформатора тока в его вторичной обмотке возникают пульсации из-за того, что выпрямленный переменный ток содержит некоторую переменную составляющую. При трансформации этой переменной составляющей в трансформаторе тока возникает ток намагничивания, вносящий дополнительную погрешность при измерении.

Задачей изобретения является снижение погрешности измерений.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для измерения тока пакета шин, содержащем измерительный преобразователь постоянных токов, подключенный к входу суммирующего усилителя, к которому через преобразователь ток-напряжение также подключен датчик переменной составляющей тока в виде трансформатора тока с одной вторичной обмоткой, намотанной на ферромагнитном сердечнике, причем выход суммирующего усилителя через формирователь импульсов и устройство выборки-хранения соединен с сумматором, согласно изобретению, оно дополнительно содержит компенсирующий усилитель и резисторы, причем первый вход усилителя через один из резисторов подключен к выходу датчика переменной составляющей тока, а выход усилителя - к входу преобразователя тока в напряжение, другой резистор включен между первым и вторым входом усилителя.

Компенсация тока намагничивания происходит путем подачи в цепь вторичной обмотки трансформатора тока дополнительного переменного напряжения противоположной полярности, компенсирующего ток намагничивания трансформатора тока.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена блок-схема устройства для измерения тока пакета шин; фиг.2 - схема компенсирующего усилителя; фиг.3 поясняет возникновение погрешности при пульсациях измеряемого тока.

Устройство для измерения тока пакета шин (фиг.1) включает: измерительный преобразователь постоянных токов 1, подключенный к входу суммирующего усилителя 2, к которому через преобразователь 3 ток-напряжение подключен датчик 4 переменной составляющей тока. Выход суммирующего усилителя 2 через формирователь импульсов 5 и устройство выборки-хранения 6 соединен с сумматором 7. При этом между преобразователем 3 ток-напряжение и датчиком 4 переменной составляющей тока включен компенсирующий усилитель 8, схема которого включает усилитель 9, сопротивление входной 10 и вторичной 11 цепи (фиг.2). Вход компенсирующего усилителя 8 подключен к сопротивлению 10, включенному в цепь вторичной обмотки трансформатора тока; а выход усилителя 9 включен последовательно в цепь той же обмотки трансформатора тока и к входу преобразователя 3 ток-напряжение.

Датчик переменной составляющей тока 4 выполнен в виде трансформатора тока.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с измерительного преобразователя 1 постоянных токов поступает на вход суммирующего усилителя 2. На второй вход суммирующего усилителя 2 подается компенсирующее напряжение с преобразователя 3 ток-напряжение, к которому подключен компенсирующий усилитель 8. Сам компенсирующий усилитель 8 получает сигнал с датчика 4 переменной составляющей тока. На выходе датчика 4 индуктируется переменная составляющая тока, пропорциональная переменной составляющей измеряемого тока. При появлении тока намагничивания во вторичной обмотке трансформатора тока, вызванного пульсацией выпрямленного переменного тока, протекающего в его первичной обмотке, компенсация тока намагничивания происходит путем подачи в цепь вторичной обмотки трансформатора тока с выхода компенсирующего усилителя 8 дополнительного переменного напряжения противоположной полярности. Тем самым компенсируется ток намагничивания трансформатора тока и повышается точность измерения.

Данное изобретение находится в стадии технического предложения и может быть использовано для измерения больших постоянных токов пакета шин.

Устройство содержит измерительный преобразователь, включающий магнитопровод из двух П-образных сердечников, компенсационную обмотку, датчик Холла, расположенный в зазоре магнитопровода, суммирующий усилитель. Устройство снабжено также датчиком переменной составляющей тока в виде трансформатора тока с одной вторичной обмоткой, намотанной на ферромагнитном сердечнике. Выход датчика переменной составляющей тока через резистор подключен к первому входу компенсирующего усилителя. Другой резистор включен между первым и вторым входами компенсационного усилителя. Выход компенсирующего усилителя подключен к входу преобразователя ток-напряжение. Выход преобразователя ток-напряжение подключен к одному из входов суммирующего усилителя. В цепь вторичной обмотки трансформатора тока с выхода компенсирующего усилителя подается дополнительный переменный ток, который компенсирует ток намагничивания трансформатора тока и уменьшает погрешность измерения тока пакета шин. 3 ил.

Устройство для измерения тока пакета шин, содержащее измерительный преобразователь постоянных токов, подключенный к входу суммирующего усилителя, к которому через преобразователь ток-напряженние также подключен датчик переменной составляющей тока в виде трансформатора тока с одной вторичной обмоткой, намотанной на ферромагнитном сердечнике, причем выход суммирующего усилителя через формирователь импульсов и устройство выборки-хранения соединен с сумматором, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит компенсирующий усилитель и резисторы, причем первый вход усилителя через один из резисторов подключен к выходу датчика переменной составляющей тока, а выход усилителя - к входу преобразователя тока в напряжение, другой резистор включен между первым и вторым входом усилителя.