Измерительный преобразователь переменного тока Советский патент 1993 года по МПК G01R19/22 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для бесконтактного измерений переменных токов в цепях радио- и энергоустановок в широкой полосе частот. Оно может быть также использовано в качестве измерительного органа в системах аварийного управления электротехнологических установок.

Цель изобретения - повышение точности измерения модуля суммы измеряемых токов и повышение быстродействия.

Введение одноквадрантных повторителей напряжения, второй измерительной обмотки и второй обмотки обратной связи позволило создать в магнитопроводе магнитный поток, направленный встречно потоку, создаваемому измеряемыми токами, независимо от направления результирующего магнитного потока. Таким образом, введение указанных элементов позволило получить выходной сигнал преобразователя тока, пропорциональный модулю суммы измеряемых токов. Так как результирующий магнитный поток близок к нулю (вследствие значительного коэффициента усиления усилителей напряжения), то ошибка суммирования токов не превышает десятых долей процента. За счет низкого выходного сопротивления одноквадрантных повторителей напряжения обмотки обратной связи функционируют в области высоких частот как обмотки трансформатора тока, что повышает быстродействие устройства.

На чертеже приведена функциональная схема измерительного преобразователя переменного тока.

Устройство содержит магнитопровод 1, выполненный из магнитомягкого материала, на который нанесены входные обмотки 2, 3, 4...N+1, первую и вторую измерительные обмотки 5, 6, первую и вторую обмотки обратной связи 7, 8, а также первый и второй усилители напряжения 9, 10, первый и второй одноквадрантные повторители напряжения 11 и 12 и измерительный рези w

Ё

crop 13. Выводы первой входной обмотки 2 подключены к входам устройств 17 и 18, выводы второй входной обмотки 3 подключены к входам устройства 19 и 20, выводы N входной обмотки 4 подключены к входам устройств 21 и 22, К инвертирующему и неинвертирующему входам первого усилителя напряжения 9 подключены соответственно выводы начала и конца первой измерительной обмотки 5. К выходу первого усилителя напряжения 9 подключен вход первого од- ноквадрантного повторителя напряжения

11. к выходу последнего присоединен вывод начала первой обмотки обратной связи 7, вывод конца которой соединен с выходом 23 устройства. К инвертирующему и неинвертирующему входам второго усилителя напряжения 10 присоединены соответственно выводы конца и начала второй измерительной обмотки 6. К выходу второго усилителя напряжения 10 подключен вход второго од- ноквадрантного повторителя напряжения

12. К выходу последнего присоединен вывод конца второй обмотки обратной связи 8, вывод.ее начала соединен с выходом 23 устройства. Между выходом 23 устройства и его общей шиной 24 включен измерительный резистор 13.

Устройство работает следующим образом. .

При отсутствии питающих напряжений и протекании входных токов последние создают в магнитопроводе 1 магнитные потоки. Результирующий магнитный поток равен сумме (алгебраической) магнитных потоков, создаваемых вышеуказанными токами. В измерительных обмотках 5 и 6. а также в обмотках обратной связи 7 и 8 наводится трансформаторная ЭДС пропорциональная величине результирующего магнитного потока. При подаче питающих напряжений выходные сигналы измерительных обмоток 5, б усиливаются усилителями напряжения 9, 10. Выходные сигналы усилителей 9, 10 поступают на входы одно- квадрантных повторителей напряжения 11, 12, Повторители напряжения передают полуволны только одной полярности. Однако обмотки 7, 8 включены по отношению друг к другу встречно и создают магнитные потоки, направленные ёстречно результирующему магнитному потоку, поэтому в любой момент времени в устройстве обеспечивается автоматическая компенсация результирующего магнитного потока. Благодаря значительному коэффициенту усиления КУ 1 усилителей напряжения 9 и 10 нелинейность передаточных характеристик одноквадрантных повторителей напряжения

11 и 12 практически не вносит вклада в общую погрешность устройства, а результирующий магнитный поток близок к нулю, Так как результирующий магнитный поток близок к нулю, то измеряемые токи практически не оказывают влияния на процессы в индуктивно связанных цепях, то есть операция суммирования токов выполняется с высокой точностью. Как указывалось выше, выходные токи повторителей напряжения 11 и 12 имеют одинаковое направление, поэтому падение напряжения, создаваемое этими токами, имеет только одну полярность, т.е. выходной сигнал устройства пропорционален модулю суммы измеряемых токов.

Устройство может быть использовано в качестве измерительного органа в системах аварийного управления низковольтных сетей переменного тока, а также в качестве

измерительного органа дифференциальных защит.

Формула изобретения Измерительный преобразователь переменного тока, содержащий N входных обмоток, измерительную обмотку и обмотку обратной связи, расположенные на магнитопроводе из магнито- мягкого материала, измерительный резистор, . два усилителя напряжения, выводы начала и конца измерительной обмотки соответственно соединены с инвертирующим и неинвертирующим входами Первого усилителя напряжения, вывод конца обмотки обратной связи и первый вывод измерительного резистора соединены с выходом преобразователя, второй вывод измерительного резистора .соединены с общей шиной преобразователя, выводы N входных обмоток подключены соответственно к входам преобразователя, отличающийся тем,

что, с целью повышения точности измерения модуля суммы измеряемых токов и повышения быстродействия, введены два одноквадрантных повторителя напряжения, вторая измерительная обмотка, вторая

обмотка обратной связи, причем вывод начала второй обмотки обратной связи соединен с выходом преобразователя, выходы первого и второго одноквадрантных повторителей напряжения соединены соответственно с выводом начала первой и выводом конца второй обмоток обратной связи, входы первого и второго одноквадрантных повторителей напряжения соединены с выходами первого и второго усилителей напряжения соответственно, выводы начала и конца второй измерительной обмотки соединены соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входами второго усилителя напряжения.

Использование: изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения переменных токов в цепях радио- и энергоустановок в широкой полосе частот, а также в качестве измерительного органа в системах аварийного управления электротехнологических установок. Сущность изобретения: измерительный преобразователь переменного тока содержит магнито- провод, выполненный из магнитомягкого материала, на котором расположены входные обмотки, измерительные обмотки, обмотки обратной связи, усилители напряжения, одноквадрантные повторители напряжения, измерительный резистор. 1 ил.