Преобразователь тока нулевой последовательности в напряжение Советский патент 1992 года по МПК G01R19/00 

ч| N5

СП

N 4

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах защиты электрических сетей от замыканий на землю.

Целью изобретения является упроще- ние конструкции, повышение устойчивости к переходным процессам и точности преобразования.

На чертеже изображена принципиальная схема предалагаемого преобрэзо.оате- ля.

Преобразователь содержит тороидальный сердечник 1, в окно которого пропущены фазные провода, образующие первичную обмотку 2, По всей окружности сердечника 1 намотаны две вторичные обмотки 3 и 4 двойным проводом с равным числом витков. Конец вторичной обмотки 3 соединен с инвертирующим входом и выходом операционного усилителя 5. а начало, вторичной обмотки 3 соединено с неинвеп- тирующим входом операционного усилителя 5 и первыми вы води ми регулируемого резистора 6 и конденсатора 7, вторые выводы которых соединены с общей шиной. На- чало вторичной обмотки 4 через резистор 8 соединено с общей шиной, а конец вторичной обмотки 4 через повторитель 9 напряжения и ключ 10 соединен с выходом операционного усилителя 5, являющегося выходом 11 устройства.

Преобразователь работает следующим образом,

При возникновеиии-в защитной сети однофазного замыкания на-землю теометри- ческал сумма магнитных потоков., наводимых-в сердечнике 1, становится неравной нулю, а результирующий магнитный поток наводит во вторичной обмотке 3 ЭДС EI, пропорциональную току h нулевой по- следовательности к нерпичной обмотке 2, Ключ 10 при этом разомкнут. Преобразование этого тока в напряжение происходит следующим образом. Поскольку непосредственное соедглне- ние-выходз усилителя 5 с его инвертирующим входом обеспечивает стопроцентную отрицательную обратную связь, коэффициент усиления по -напряжению, усилителя 5 равен единице. Иначе говоря, потенциал на выходе усилителя 5 равен потенциалу из его инвертирующем входе,

Входное сопротивление операционного усилителя 5 огромно, выходное сопротивление близко к нулю, при -этом выход усилителя 5 имеет связь с общей шиной, Поэтому ток И, наводимый ЭДС во вторичной обмотке 3. будет замыкаться через регулируемый р ;:. ТОр 6, Общую Ш /жу,

выходное сопротивление усилителя 5 и проводник обратной связи.

При этом падение напряжения на резисторе 6 равно выходному напряжению преобразователя, а это означает, что потенциал на неинвертирующем входе операционного усилителя 5 также будет равен потенциалу на его выходе. Это означает, что потенциалы на инвертирующем и неинвертирующем входах усилителя 5 равны между собой, а вторичная обмотка 3 нагружена-на практически нулевое выходное сопротивление, что соответствует хорошим условиям для преобразования тока.

Таким образом, разность потенциалов между выходом усилителя 5 и общей шиной всегда будет пропорциональна току нуле- гюй последовательности h, наводимому в обмотке 3.

При значительных величинах тока h в первичной обмотке 2 для расширения динамического диапазона преобразования включают ключ 10, чем подключают к выходу операционного усилителя 5 вход повторителя 9 напряжения..

Потенциал на выходе повторителя 9 напряжения станет равным потенциалу на инвертирующем входе усилителя 5, а падение напряжения на резисторе 8, обмотке 4 и повторителе 9 равно выходному напряжению преобразователя.

Коэффициент преобразования тока в предлагаемом магнитоэлектронном преобразователе не зависит от параметров магнитной системы и сопротивлений обмоток, з определяется только отношением чисел соответствующих витков первичной 2 и вторичной 3 обмоток (или обмотки 4).

Поскольку ток нулевой последовательности i во вторичной обмотке 3 замыкается через регулируемый резистор б, выходное напряжение пропорционально этому току и зависит только от величины этого резистора

И Wi

W2

Re,

где W-i, Wa - числа витков обмоток 2 и 3 соответственно;

Rc величина сопротивления резистора 6. . .

Конденсатор 7, шунтирующий резистор 8 и подключенный при наличии импульсных помех, образует при этом интегрирующий контур, устраняющий влияние этих помех на выходное напряжение преобразователя,

.Ф о р м у л а и з о б р е т е н w, я

1, Преобразователь тока нулевой последовательности в напряжение, содержащий трансформатор тока путевой последовательности в виде тороидального сердечника, в окне которого пропущены фазные провода, образующие первичную обмотку, при этом его вторичная обмотка намотана по всей окружное.™ сердечника, а также операционный усилитель, выход которого является выходом устройства, а неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с общей шиной через регулируемый резистор, при этом выводы от выхода операционного усилителя и общей шины являются выходом преобразователя, о т л и- ч а ю щ и и с я тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения устойчивости к переходным процессам и точности преобразования, начало и конец вторичной обмотки трансформатора тока нулевой последовательности соединены соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входа0

5

0

ми операционного усилителя, выход операционного усилителя соединен с его инвертирующим входом.

2.Преобразователь поп. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью устранения влияния импульсных помех, два вывода регулируемого резистора соединены с соответствующими выводами конденсатора.

3.Преобразователь по п. 1, о т л и ч a tout и и с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона, по окружногсти сердечника намотана вторая вторичная обмотка с тем же числом витков, что и первая, причем ее начало через резистор соединено с общей шиной, а конец через последовательно соединенные повторитель напряже-. ния. и ключ соединен с выходом операционного усилителя.

Изобретение относится к .измерительной технике и может использоваться в устройствах защиты электрических сетей от замыкания на землю. С целью упрощения конструкции, повышения устойчивости к переходным процессам и точности преобразования начало и конец вторичной обмотки 3 соединены с инвертирующим и неинвертирующим входами операционного усилителя 5, включенного по схеме повторителя напряжения. При.атом выходной сигнал усилителя 5 пропорционален току нулевой последовательности в цепи 2, вызывающему магнитный поток в сердечнике 1. Резистор 6 и конденсатор 7 обеспечивают протекание тока с выхода усилителя на общую шину и сглаживание импульсных помех. В случае больших токов ключом 10 включается повторитель 9 напряжения, который в обмотке 4 и резисторе 8 вызывает дополнительный компенсирующий ток. 2 з.п,ф-лы. 1 ил. (Л G