Измерительный преобразователь переменного тока Советский патент 1990 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в устройствах релейной защиты, автоматики и в целях измерения сверхбольших токов энергоустановок.

Целью изобретения является расширение динамического диапазона измеряемых токов путем обеспечения возможности измерения больших и сверхбольших токов, в том числе и кратковременно присутствующих, при одновременном обеспечении гальванической развязки, сохранении (или уменьшении) массогабаритных характеристик элементов, обеспечивающих гальваническую развязку, и сохранении точностных харак теристик.

На фиг. 1 и 2 даны функциональная схема и схематическая конструкция устройства; на фиг.З - резистивный элемент с функциональной схемой, аксонометрия.

Измерительный преобразователь переменного (и импульсного) тока состоит из резистивного элемента 1, шинного трансформатора 2 тока,нагрузочного резистора 3, масштабирующего усилителя 4, индикатора 5, клемм 6 и 7. Резистивный элемент 1 содержит (п-И ) скобообразных резистивных элементов 8, где п - четное число. Шинный трансформатор 2 тока содержит каркас 9 и намотанную на нем по окружности вторичную (выходную) обмотку 10. Шинный трансформатор 2 тока охватывает только один измерительный (нечетный) скобообразный резистивный элемент из совокупности (п+1) резистивных элементов 8.

Если в каркасе 9 шинного трансформатора 2 тока размещен магнитопровод (т.е. шинный трансформатор 2 тока не является воздушным), то между нагрузочным резистором 3 и входом масштабирующего усилителя 4 вводится интегратор 11 „

Устройство работает следующим образом.

С помощью клеммы 6 и 7 устройство включается в токопровод, ток которого подлежит контролю. Для того, чтобы иметь возможность расширить динами ческий диапазон измеряемых токов, спо собность быть измеренными непосредственно с помощью шинного трансформатора 2 тока, ток шины с помощью резне тивного элемента 1 разветвляется на

5

0

5

0

5

0

5

0

5

(п+1) Одинаковых () токов. Целесообразность получения именно одинаковых () токов и реализация этого с помощью одинаковых скобообразных элементов 8 обусловлена следующим,

При необходимости измерения сверхбольших коротких и сверхкоротких токовых посылок, т.е. широкополосных сигналов, решающую роль с точки зрения сохранения высоких точностных характеристик играет обеспечение одинаковых паразитных индуктивностей и емкостей, а также одинакового влияния скин-эффекта на распределение токов через скобообразные резистивные элементы 8,

Поэтому решение задачи, например с помощью двух неодинаковых (обратно пропорциональных по сечению) скобообразных резистивных элементов 8, справедливое для низкочастотных токов, где паразитные индуктивности и емкости, а также скин-эффект значительной роли не играют, для высокочастотных и сверхвысокочастотных сильных токов неприемлемо, так как приводит к появлению больших погрешностей при выделении какой-то части из целого, которая потом восстанавливается уже косвенно (элек тронным путем),

Необходимость же использования именно нечетного количества скобообразных резистивных элементов 8 обусловлена стремлением компенсировать наведение помехи на шинный трансформатор 2 тока, расположенный на нечетном непарном измерительном резистив- ном элементе, от каждого из п остальных параллельных, резистивных элементов 8 с помощью симметрично ему распо ложенного и равного другого резистивного элемента из п резистивных элементов 8„

Благодаря указанному осуществляется попарная компенсация магнитных полей, создаваемых токами остальных резистивных элементов, в области измерительного резистивного элемента, окольцованного шинным трансформатором 2 тока. При этом вклад наиболее удаленных от измерительного резистивных элементов существенно меньше, чем ближайших. Погрешность же некомпенсации для ближайших к измерительному резистивному элементу других резистивных элементов тем меньше, чем больше диаметр воображаемого цилиндра, на образующих которого располо

жены указанные резистивные элементы и чем их больше. Это вытекает из того, что два параллельных проводника с одинаковыми токами одного направления полностью компенсируют магнитные поля друг друга на расположенных между ними третий проводник, если все три проводника расположены-в одной плоскости и два проводника при этом нахо- дятся на равном расстоянии от третьего.

В устройстве магнитные поля ближайших проводников (резистивных элементов) компенсируются с точностью, определяемой величинами 2-sinc - H, где of - угол между полуплоскостями расположения скобообразных резистивных элементов; Н - напряженность магнитного поля, создаваемого током, про текающим по каждому, ближайшему к измерительному, резистивному элементу. Таким образом, на выходе вторичной обмотки 10 появляется сигнал напряжения , пропорциональный протекающему току через один измерительный нечетный непарный скобообразный резистив- ный элемент, охватываемый шинным трансформатором 2 тока.

Далее этот сигнал поступает на вход масштабирующего усилителя 4, где он умножается (усиливается) в соответствующее число рач, т.е. становится пропорциональным величине почного (всего) тока, протекающего через ре- зистивный элемент 1. Затем этот сигнал поступает на индикатор 5.

Внесение дополнительной индуктивности самим шинным трансформатором 2 тока и связанное с этим некоторое изменение величины тока в измерительном резистивном элементе, окольцован

5

Q

0

5

0

5

0

ном шинным трансформатором 2 тока, может быть учтено при выборе величины коэффициента усиления масштабирующего усилителя 4, когда создается напряжение, пропорциональное величине полного тока протекающего через измерительный преобразователь тока.

Формула изобретения

1.Измерительный преобразователь переменного тока, содержащий шинный трансформатор тока, нагрузочный резистор, усилитель клеммы для подключения исследуемого объекта, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона измерений путем измерения больших

и сверхбольших токов, он снабжен масштабирующим усилителем, индикатором п+1 резистивными элементами, где п - четное число, выполненными скобооб- разными, расположенными радиально в двух торцах и параллельно по образующей цилиндр полуплоскости, которые ограничены скобообразнымн резистивными элементами, расположенными под попарно одинаковыми углами, шинный трансформатор тока охватывает один из резистивных элементов, выводы вторичной обмотки шинного трансформатора подключены к выводам нагрузочного резистора, выводы которого подключены к входу масштабирующего усилителя, выход которого подключен к входу индикатора.

2.Преобразователь по п., отличающийся тем, что,электрические параметры и геометрические размеры всех скобообразных элементов идентичны,

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в устройствах релейной защиты, автоматики и в цепях измерения сверхбольших токов энергоустановок. Цель изобретения - расширение динамического диапазона измеряемых токов. Для достижения цели измерительный преобразователь снабжен масштабирующим усилителем 4, индикатором 5, N+1 скобообразными резистивными элементами 8 с идентичными характеристиками, расположенными радиально в двух торцах и параллельно по образующей цилиндр полуплоскости, ограниченной скобообразными резистивными элементами, размещенными под попарно одинаковыми углами. Преобразователь также содержит шинный трансформатор 2 тока, нагрузочный резистор 3, клеммы 6, 7 для подключения исследуемого объекта. Нечетное количество скобообразных резистивных элементов позволяет осуществить попарную компенсацию магнитных полей, создаваемых токами остальных резистивных элементов, в области измерительного резистивного элемента, окольцованного шинным трансформатором 2 тока. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Фиг.1

Щиг.г