Устройство для измерения электрических токов Советский патент 1988 года по МПК G01R19/00 

00

;о

4 О1

00

Изобретение относится к средствам измерения электрических токов и может быть использовано в тех случаях, когда из-за величины этих токов они не могут быть измерены непосредственно. Целью изобретения является повышение точности измерений в широком диапазоне изменения нагрузки. В данном устройстве трансформаторы тока 1 и 2 обладают одинаковыми характеристиками и токи во вторичных обмотках 3 и 4 равны. При этом ток в первичной обмотке 6 трансформатора 2 пропорционален по модулю и фазе измеряемому току. Если в обмотке 5 протекает измеряемый ток, то усилитель 7 вьщает на обмотку 6 ток такой величины, что напряжение между точками соединения обмоток 3 и 4 приближается к нулю и в трансформаторах 1 и 2 уста- навливается одинаковая намагничивающая сила, отнесенная к длине магнитного пути. При этом величина нагрузки не влияет на передаточные характеристики устройства, т.к. рассеиваемая на полном сопротивлении нагрузки индикатора мощность задается усилителем 7. Устройство позволяет повысить точность измерений и снизить стоимость его использования. 6 з.п. ф-лы, 6 Ш1. (Л

« 2

f

ф1/г,

: Изобретение относится к средствам измерения электрических токов, в Частности таких, которые из-за их величины не могут быть измерены непосредственно. J

Известен трансформатор тока, по обмоткам которого протекает измеряемый ток, а сигнал вторичной обмотки г|ропорционален измеряемому току.

I Недостатками такого трансформатора тока являются наличие нагрузки во Iторичной цепи и отбор мощности для измерения, что влияет на погрешность

змерений.

Известен измерительный трансфоратор тока с компенсацией погрешнострл

зависящей

от полного сопротив- ения нагрузки (DE - AS 1 303 532; к|п. G 01 R 1/20, 1972), Это осущест- вдяется с помощью усилителя с обратной связью и с индуктивным элементом связи. Элемент связи представляет со бой так называемый магнитный эквива- л;ент измерительного трансформатора, т .е. материал обоих магнитных сердечников обладает одинаковой магнитной Х1арактеристикой. Усилитель сравнивает н апряжения трансформатора и элемента связи, зависимых от уровня измеряемо- rio тока, и подпитывает дополнительно 4зщность внутренней полной нагрузки и трансформатор тока. ; Данный усилитель компенсирует воз- Цикающую ошибку, однако не обеспечивает измерительную мощность трансфер матора тока, поэтому измерительный 1|рансформатор сам должен быть рассчи liaH на необходимую мощность полного с опротивления нагрузки.

Целью изобретения является повьте™ Ние точности измерений в широком диапазоне изменения нагрузки, снижение себестоимости, так как появляется возможность использовать встроенные, находящиеся в эксплуатации трансформаторы тока.

На фиг.1 показана принципиальная схема измерительного устройства; на фиг.2 - схема управления усилителем; на фиг.З - схема измерительного уст™ ройства для измерения постоянных токов; на фиг.4 - схема устройства в нице трансформатора нулевого тока; на фиг.З - схема устройства с галь™ ванической развязкой между измерительной цепью и усилителем; на фиг.6- схема устройства с индикацией изме0

5

0

5

0

5

ряемого тока с помощью амперметра поптоянного тока.

Устройство содержит основной 1 и дополнительный 2 трансформаторы тока, которые содержат вторичные 3 и 4 и первичные 5 и 6 обмотки соответственно, усилитель 7 и индикатор 8, при этом выводы вторичной обмотки 3 соединены с соответствующими выводами вторичной обмотки 4 и входами усилителя 7, выходы которого соединены один с другим через последовательно соединенные первичную обмотку 6 и индикатор 8.

Кроме того, устройство (фиг.2) содержит дополнительные вторичные обмотки 9 и 10, причем один вход усилителя 7 через последовательно соединенные дополнительные втори гные обмотки 9 и JO соединен с вторым вхо- дом усилителя 7.

Устройство (фиг.З) содержит дополнительные вторичные обмотки 11 и 12, вьшоды которых соединены между собой и с выходами генератора 13 переменного напряжения соответственно. Основной трансформатор тока выполнен в виде трансформатора нулевого тока, содержащегопервичные обмотки 14.

Устройство (фиг.З) содержит развязывающий трансформатор 15, который выводами первичной обмотки соединен с соответствующими выходами усилителя 7, а выводы вторичной обмотки сое- дине1-1ы последовательно с первичной обмоткой 6 и индикатором 8. Вывод индикатора 8 соединен с первым выводом диагонали диодного выпрямительного мостика 16, второй вьшод которого соединен с выходом усилителя 7, выводы диагонали выпрямленного напряжения соединены с выводами амперметра 17 постоянного тока.

Устройство работает следующим образом.

Трансформаторы 1 и 2 тока обладают одинаковьми характеристиками, и токи во вторичных обмотках 3 и 4 равны, следовательно, ток в первичной обмотке 6 дополнительного трансформатора 2 тока пропорционален по модулю и фазе измеряемому току. Если по первичной обмотке 5 протекает измеряемый ток, то усилитель 7 вьщает на первичную обмотку 6 ток такой величи- Hbi, что напряжение между обеими точками соединения вторичных обмоток 3 и 4 приближается к нулю и в обоих

313

трансформаторах 1 и 2 устанавливаетс одинаковая намагничивающая сила, отнесенная к длине магнитного пути. При этом величина нагрузки не влияет на передаточные характеристики устройства, так как рассеиваемая на полном сопротивлении нагрузки индикатора мощность задается усилителем 7.

Трансформатор 1 вьтолнен в виде одновиткового трансформатора на кольцевом сердечнике, так как он практически не отбирает мощность из цепи измерения тока.

Усилитель 7 управляется разностью индукций, возникающих на обмотках 9 и 10. Такая схема позволяет упростить расчеты в случае больших измеряемых токов в первичной обмотке 5 и сложности расчета коэффициента трансформации мезвду током в первич- ной обмотке 5 и вторичных обмотках 3 и 4.

Генератор 13 переменного напряжения позволяет измерять постоянный ток. При отсутствии измеряемого тока возбуждение в магнитных цепях трансформаторов 1 и 2 равны, следовательно, отсутствует и измерительный сигнал. Постоянный ток в первичной об- мотке 5 нарушает равновесие и индикатор 8 регистрирует величину протекающего тока.

Средняя намагничивающая сила в трансформаторе 1, отнесенная к длине магнитной цепи, получается на основе токов в нескольких первичных обмотках 14 основного трансформатора 1 тока, соответственно средняя намагничивающая сила дополнительного трансфор- матора 2 тока, отнесенная к длине магнитной цепи, устанавливается с помощью тока в первичной обмотке 6, а этот ток с учетом знака соответству- -ВТ сумме токов в первичных обмотках 14.

Развязывающий трансформатор 17 позволяет использовать устройство в гальванически развязанных цепях. Включение диодного вьтрямительного мости- ка 16 позволяет для измерений использовать амперметр 17 постоянного тока, через который в данном случае протекает ток, пропорциональный измеряемому току..

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерений и снизить себестоимость использования.

53

Формула изобретения

с двумя выходами генератора переменного напряжения

I 7. Устройство по п.1, о т л и - ч|аютееся тем, что в качестве

Фи2.1

индикатора использован амперметр постоянного тока, а устройство дополнительно содержит диодный выпрямительный мостик, причем второй выход усилителя и второй вывод первичной обмотки дополнительного трансформатора тока соединены с диагональю переменного напряжения диодного выпрямительного мостика, а в его диагональ вьт- рямленного напряжения включен амперметр постоянного тока.

Фи.-з

1lt

/

Y

J 5

c.5 2

D

Л

К

f- 1

Ф.

/

/

15

7

311

,

5

/

{ rW-rKh