1
Изобретение относится к измерениям, в частности предназначено для фиксации и измерения постоянной составляющей в переменном токе, например в токе источников питающих различные преобразователи, в элементах систем переменного тока в установившихся и переходных режимах.
Известны способы измерения постоянных составляющих в переменном токе, основанные на измерении изменений индуктивности одной из обмоток ферромагнитного трансформатора при пропускании постоянного тока по другой его обмотке 1.
Однако этот способ может использоваться только для определения величины постоянной составляющей тока утечки в подшипниках крупных электрических машин.
Известно устройство для измерения переменной и постоянной составляющих тока высокого напряжения на линиях совместной передачи, реализующее способ,основанный на преобразовании измеряемого тока линии магнито-модуляционными датчиками с измерительной двухканальной схемой, канал которой, предназначенный для выделения постоянной составляющей, собран на фильтре второй гармоники 2.
Этот способ применим только для линии совместной передачи и обладает 5 низкой точностью.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ для измерения постоянной составtO ляющей переменного тока, основанный на трансформации измеряемого синусоидального первичного тока с помощью линейного трансформатора тока, имеющего одну первичную и одну вторичную
15 обмотку и работающего на нелинейную нагрузку, по форме вторичного тока в которой судят ,о первичном токе D1.
20 Однако трансформация измеряемого синусоидального первичного тока во вторичную цепь, содержащую нелинейную нагрузку, затрудняет получение достоверной информации о величине
25 постоянной составляющей, содержащейся в первичном токе, из-за трудностей в оценке изменений вторичного тока, соответствующих данному значению величины постоянной составляющей,
30 содержсццейся в первичном токе. Цель изобретения - повышение точности измерения постоянной составляющей переменного тока. Поставленная цель достигается тем что в способе измерения постоянной составляющей переменного тока, основанном на трансформировании его в нелинейную форму и оценке формы полу ченного тока, трансформируют отдельно положительные и отрицательные полуволны контролируемого тока,выделяют равные по площади части этих полуволн и, сравнивая их по форме, определяют величину постоянной составляющей. Для реализации указанного способа b устройстве, содержащем ферромагнитный трансформатор тока, нагрузку и нелинейные элементы односторонней проводимости, например, последовательно соединенные диод и стабилитро трансформатор тока выполнен с двумя вторичными обмотками, одни выводы которых соединены со своими нелинейными элементами, вторые выводы соединены между собой и с нагрузкой, которая своим вторым выводом соединена с общим выводом нелинейных элементов обеих обмоток. На фиг. 1 приведен пример устройства, реализующего способ; на фиг. 2 - характеристика намагничивания; на фиг. 3 - график измеряемого тока, содержащего постоянную составляющую . Устройство состоит из трансформатора 1 тока, имеющего одну первичную 2 и две вторичные обмотки 3 и 4 подключенные через нелинейные элементы 5-8 противоположной полярности к активной нагрузке 9. В качестве нелинейных элементов 5-8 могут быть использованы, напри. мер, стабилитрон и диод. Во многих случаях можно обойтись и без стабилитрона, роль которого будет выполнять диод, пропускающий ток в прямо направлении, при этом роль напряжен стабилизации стабилитрона выполняет прямое падение напряжения на диоде. Рассмотрим вначале работу устрой ства при закороченных нелинейных эл ментах 6, 8 и 5, 7, т.е. таких, в которых прямое .сопротивление равно нулю, а обратное бесконечно велико. Во время работы на линейном участке характеристики (фиг.2) в пределах (-4 ) - (Ч ) .например, при положительной полуволне измеряемого тока, вторичный ток полностью повторяет первичный (незначительной разницей меаду ними, равной току на магничивания на этом интервале рабо ты устройства пренебрегаем). Таким образом, на участке (фиг.З 0-t, вторичный ток протекает.по вторичной обмотке 3. В момент t происходит насыщение сердечника и вторичный ток становится равным нулю. Площадь S . 24-5, где К„-- активная нагрузка 9. После момента t до момента t, весь первичный ток является током намагничивания и работа устройства происходит на горизонтальном участке кривой намагничивания. В момент t , после изменения полярности первичного тока,вступает в работу другая вторичная обмотка 4 и на участке опять происходит трансформация первичного тока. В момент t сердечник вновь насыщается и вторичный ток становится равным 0. Площадь Так как S S , то в цепи нагрузки (Кц)никакой постоянной составляющей протекать не будет. Хотя площади S ч S. оказываются одинаковыми, форма площадок 5 и $2 различна. S - составляющая большей полуволне первичного тока имеет узкое основание (0-t) и значительную высоту, в то время как S. - соответствующая меньшей полуволне вторичного тока имеет широкое основание (t, -t ) и небольшую высоту. Это различие в формах вторичнрго тока (или в некотором масштабе напряжения на нагрузке) определяется только наличием постоянной составляющей в первичном токе. При -1(0, формы Sj и 5 будут идентичны (фиг.3). При включении в схему элементов 6 и 8 (которые до сих пор предполагали закороченными), работа устроит ства будет происходить подобным же образом, но вольтсекундные площади, ограниченные моментами насыщения,уже не будут равны. Это объясняется тем, что теперь из напряжения на нагрузке .(в некотором масштабе это заштрихованные площадки 5 и S,j на фиг.З) в течение прохождения ISTOричного тока вычитается напряжение стабилитрона. Но так как длительность импульсов вторичного тока различной полярности разная 0-t , не равно .,-., то и вольтсекундные площади, обусловленные прохождением тока через стабилитроны,будут различные.ПоэтоAiy, в результате включения стабилитронов площади S и 5д уменьшатся на различную величину, тем большую, чем большая постоянная составляющая содержится в первичном токе. Таким образом в сопротивлении активной нагрузки 9 с помощью интегратора, например магнитоэлектрического прибора, может быть измерена постоянная составляющая первичного ГОК а. Работа устройства не зависит от числа витков обмоток трансформатора тока.
Данный способ для измерения постоянной составляющей переменного тока и устройство для его осуществления позволяет существенно увеличить точность информации о вели,чине и знаке постоянной составляющей в первичном токе, ибо доля постоянной составляющей в вьдделемныя частях ука занных полуволн существенно выне, . чем во всем вторичном токе, получаемом при обычной трансформации. Формула изобретения
1. Способ измерения постоянной составляющей переменного тока,основанный на трансформировании его в нелинейную форму и оценке формы полученного тока, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности, трансформируют отдельно положительные и отрицательные полуволны контролируемого тока, выделяют равные по площади части этих полуволн и, сравнивая их по форме,определяют величину постоянной составляющей.
I,
2, Устройство для осуществления способа по П.1, содержащее ферромагнитный трансформатор тока, нагрузку и нелинейные элементы односторонней проводимости, например, последовательно соединенные диод и стабилитрон, отл ич ающееся тем, что трансформатор тока выполнен с двумя вторичными обмоткг ш, одни выводы которых соединены со своими нелинейными элементами, вторые выводы соединены между собой и с нагрузкой, которая своим вторым выводом соединена с общим выводом нелинейных элементов обеих обмоток.
5
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1.Авторское свидетельство СССР 205944, кл. G 01 R 19/26, 1966.
2.Авторское свидетельство СССР 1 127745, кл. G 01 R 19/16, 1959.
0
3.Казанский В.Е. Трансформаторы тока в схемах релейной защиты. М., Энергия, 1969, с. 50-51.
