Устройство для измерения электрических токов

 

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 устанавливается 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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

КСПУБЛИН

„„SU„„1394153 А 1 (5D 4 G 0l R 19/00

ВСЕ("" " """ : и д(Ъ"1 fj

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (89) DD 15798) (21) 777) 460/24-21 ,(22) 29.)0.80 (31) Ъ) Р G 01 R/217290 (32) 30.11.79 (33) 00 (46) 07.05.88. Бюл. )1и 17 (71) Институт "Испытательная лаборатория мощных электрических аппара,тов" (Р0) (72) Йохен Эрмиш и Вернер Брендлер (DD) (53) 621.317.31 (088.8) (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ТОКОВ (57) 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 выдает 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 себе» стоимость его использования. 6 s.п. .2 ф-лы, 6 ил.

1394153

Изобретение относится к средствам змерения электрических токов, в астности таких, которые из-за их веичины не могут быть измерены непос5 редственно. !

Известен трансформатор тока, по обмоткам которого протекает измеряемый ток, а сигнал вторичной обмотки

Пропорционален измеряемому току. 10

Недостатками такого трансформатоа тока являются наличие нагрузки во торичной цепи и отбор мощности для эмерения, что влияет на погрешность змерений. 15

Известен измерительный трансфоратор тока с компенсацией погрешносзависящей от полного сопротивния нагрузки (DE — А$ 1 303 532; к ° G 01 К 1/20, 1972). Это осущест- 20 в яется с помощью усилителя с обратой связью и с индуктивным элементом связи. Элемент связи представляет соб и так называемый магнитный эквиваент измерительного трансформатора, т,е. материал обоих магнитных сердечников обладает одинаковой магнитной характеристикой. Усилитель сравнивает напряжения трансформатора и элемента связи, зависимых от уровня измеряемо- 30 го тока, H подпитывает дополнительно мощность внутренней полной нагрузки в трансформатор тока.

Данньй усилитель компенсирует возцикающую ошибку, однако не обеспечивает измерительную мощность трансфор=матора тока, поэтому измерительньй трансформатор сам должен быть рассчи" тан на необходимую мощность полного сопротивления нагрузки. 4О

Целью изобретения является повьцпение 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 вЂ” схема измерительного устройства для измерения постоянных токов; на фиг.4 - схема устройства в вице трансформатора нулевого тока;

Я5 иа фиг.5 — схема устройства с гальванической развязкой между измери" тельной цепью и усилителем; на фиг.6схема устройства с индикацией измеряемого тока с помощью амперметра постоянного 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 вторичные обмотки 9 и 1 0 соединен с вторым входом усилителя 7.

Устройство (фиг.3) содержит дополнительные вторичные обмотки !1 и 1 2, выводы которых соединены между собой и с выходами генератора 13 переменного напряжения соответственно. Основной трансформатор 1 тока выполнен в виде трансформатора нулевого тока, содержащего-первичные обмотки 14.

Устройство (фиг.5) содержит развязывающий трансформатор 15, который выводами первичной обмотки соединен с соответствующими выходами усилителя 7„ а выводы вторичной обмотки соединены последовательно с первичной обмоткой 6 и индикатором 8. Вывод индикатора 8 соединен с первым выводом диагонали диодного выпрямительного мостика 16, второй вывод 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 одинаковыми 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 выдает на первичную обмотку 6 ток такой величины, что напряжение между обеими точками соединения вторичных обмоток 3 и 4 приближается к нулю и в обоих

1394153 трансформаторах 1 и 2 устанавливается 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 выполнен 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 между 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 обмотке 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 намагничи" вающая сила дополнительного трансформатора 2 тока, отнесенная к длине магнитной цепи, устанавливается с помощью тока в первичной обмотке 6, а этот ток с учетом знака соответству-ет сумме токов в первичных обмотках

14.

Развязывающий трансформатор 1? позволяет испольэовать устройство в гальванически развязанных цепях. Включение диодного выпрямительного мостика 16 позволяет для измерений использовать амперметр 17 постоянного тока, через который в данном случае протекает ток, пропорциональный измеряемому току.

Предлага емо е ус тройс тво позволяет повысить точность измерений и снизить себестоимость использования.

15 тикой, идентичной характеристике ос20

Формула изобретения

1. Устройство для измерения электрических токов, содержащее основной трансформатор тока, усилитель и индикатор, причем выводы вторичной обмотки основного трансформатора тока соединены с входами усилителя, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения в широком диапазоне изменения нагрузки, в него введен дополнительный трансформатор тока с передаточной характерисновного трансформатора тока, причем первый вывод первичной обмотки дополнительного трансформатора тока соединен с первым выходом усилителя, а его второй выход через индикатор соединен с вторым выводом первичной обмотки дополнительного трансформатора тока, вторичные обмотки дополнительного и основного трансформаторов тока соединены между собой в последовательности, обеспечивающей приближение на последней к нулевому уровню, а также они соединены с первым и вторым входами усилителя соответственно.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что оба трансформатора снабжены дополнительной вторичной обмоткой каждый, причем первые выводы дополнительных обмоI ток соединены друг с другом, а к вторым выводам подключены первый и второй входы усилителя соответственно.

3. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей эа счет иэмеренйя постоянного тока, оно содержит дополнительные вторичные обмотки в обоих трансформаб торах тока и генератор переменного напряжения, причем первые выводы дополнительных вторичных обмоток соединены между собой соответственно и с двумя выходами генератора переменного напряжения.

4. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что основной трансформатор тока выполнен одновитковым с кольцевым магнитопроводом.

5. Устройство по и.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что основной трансформатор тока выполнен в виде трансформатора тока нулевой последовательности.

1394153

6. Устройство по п.1, о т л и— ч ю щ е е с я тем, что оно дополни ельно содержит развязывающий тр нсформатор, причем первый вывод его вторичной обмотки соединен с первым выводом первичной обмотки дополнительного трансформатора тока, а второй вывод вторичной обмотки развя-! эь1вающего трансформатора соединен с 19 пе рвым выводом индикатора.

7. Устройство по и 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что в качестве 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 выпрямленного напряжения включен амперметр постоянного тока.

1394153

Корректор С. Черни

Редактор А.Шандор

1аказ 22l7/42 Тираж 772

ВНИИПИ Государственйого комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

„l

Составитель Н. Мельников

Техред М. Ходанич