Изобретение относится к энергетике, а именно к измерительной технике и может быть использовано для измерения токов в электроустановках.
Известен способ измерения тока в проводнике [Хомерике О.К. Полупроводниковые преобразователи магнитного поля. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - С. 7-19] путем фиксации напряжения на выходе датчика Холла, установленного вблизи проводника, при котором по напряжению определяют величину магнитной индукции, создавшей его, а по последней - величину тока в проводнике.
Однако величина контролируемого напряжения незначительна и зависит от температуры окружающей среды, что требует дополнительного усиления сигнала и компенсации температурных погрешностей. В конечном итоге это ведет к снижению точности измерения тока.
Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения тока в проводнике с помощью герконов [RU 2397499 C2, МПК G01R19/30 (2006.01), опубл. 20.08.2010], при котором два геркона с нормально разомкнутыми контактами устанавливают вблизи проводника. Их настраивают так, чтобы они срабатывали и замыкали контакты при токе
,
, соответственно, в проводнике, возвращались в исходное положение и размыкали контакты при токе
и
, соответственно. Второй геркон настраивают так, чтобы он срабатывал при токе
=
, а возвращался при токе
<
. Измеряют время
между моментами размыкания контактов герконов после их срабатывания и определяют амплитуду измеряемого тока по формуле:
,
где
- амплитуда измеряемого тока,
- угловая частота тока,
,
- токи возврата соответственно первого и второго герконов, которые создают магнитное поле, достаточное для возврата контактов герконов [Клецель М.Я., Мусин В.В. О построении на герконах защит высоковольтных установок без трансформаторов тока //Электротехника. - 1987. - №4].
- время между моментами размыкания контактов герконов после их срабатывания.
Недостатком способа является зона нечувствительности при измерении тока в диапазоне
>
>
и невозможности добиться равенства
=
, поскольку герконы даже одного типа с одинаковым током
трогания имеют различные зависимости времени
срабатывания от кратности К (К=
/
) [Клецель М.Я., Алишев Ж.Р., Мануковский А.В., Мусин В.В. Свойства герконов при использовании их в релейной защите //Электричество. - 1993. - №9].
Задачей изобретения является повышение надежности, за счет исключения зоны нечувствительности.
Это достигается тем, что в способе измерения тока в проводнике с помощью герконов, также как в прототипе, два геркона с нормально разомкнутыми контактами устанавливают вблизи проводника, настраивают их так, чтобы они замыкали контакты при токах срабатывания
и
и размыкали контакты при токах возврата
и
, измеряют время
между моментами размыкания контактов герконов после их срабатывания и определяют амплитуду измеряемого тока по формуле:
, (1)
где
- угловая частота тока.
Согласно изобретению герконы устанавливают на безопасных расстояниях h1 и h2 от проводника, и настраивают герконы так, чтобы они срабатывали при токах срабатывания
>
и возвращались в исходное положение при токах возврата
>
, измеряют время замкнутого состояния
контактов первого геркона и, если второй геркон не срабатывает, определяют амплитуду тока по формуле:
, (2)
если срабатывают оба геркона, то измеряют время
замкнутого состояния контактов первого геркона и время
между моментами размыкания контактов герконов после их срабатывания, а амплитуду тока для этого случая определяют как среднее значение амплитуд тока
и
.
По сравнению с прототипом предложенным способом можно измерять ток в диапазоне
>
>
. Это исключает зону нечувствительности и повышает надежность измерения тока в проводнике. Кроме того, такой способ облегчает выбор герконов, так как не нужно подбирать равные токи срабатывания первого и второго герконов.
На фиг. 1 приведено устройство для реализации предлагаемого способа.
На фиг. 2 представлены: кривая 1 - полупериод кривой измеряемого тока при
>
>
; кривая 2 - полупериод кривой измеряемого тока при
>
>
.
Предложенный способ может быть реализован с помощью устройства, в котором первый 1 и второй 2 герконы (фиг. 1) с нормально разомкнутыми контактами размещены в магнитном поле проводника 3 с током и подключены к микроконтроллеру 4 (МК).
Могут быть использованы герконы типа МКА-14103 группы А производителя ОАО "Рязанского завода металлокерамических приборов". Микроконтроллер 4 (МК) может быть выполнен на микроконтроллере серии 51 производителя amtel AT89S53.
Способ осуществляют следующим образом.
Первый 1 и второй 2 герконы с нормально разомкнутыми контактами устанавливают вблизи проводника 3 на безопасном расстоянии. Например, расстояние h1 от проводника 3 до первого геркона 1 равно 0,1 м и расстояние h2 до второго геркона 2 составляет 0,15 м. Угол между перпендикулярной линией продольной оси проводника 3 и продольной осью первого геркона 1 и второго геркона 2 составляет 90° градусов. Герконы подобраны так, чтобы токи срабатывания
,
и возврата
,
первого 1 и второго 2 герконов соответствовали неравенствам:
>
, а
>
.
В проводнике 3 протекает синусоидальный ток с амплитудой
. При увеличении тока до мгновенной величины (фиг. 2, кривая 1), являющейся током срабатывания
=77.88А первого геркона 1, замыкаются разомкнутые до этого контакты, которые срабатывают. При уменьшении тока до мгновенной величины, являющийся током возврата
=30,3А первого геркона 1, замыкаются разомкнутые до этого контакты, которые возвращаются в исходное положение, размыкая их. Это происходит под действием созданного током
/
магнитного поля напряженностью срабатывания
/возврата
в зазоре между пластинами первого геркона 1, направленной вдоль его продольной оси. Второй геркон 2 замыкает контакты при токе -
=176,8А, а размыкает при токе -
=67,14А.
Измерение тока в проводнике 3 с помощью герконов 1 и 2 осуществляют следующим образом:
1. При увеличении тока в проводнике 3 до величины тока срабатывания
(фиг. 2, кривая 2) первый геркон 1 срабатывает, его контакты замыкаются, запускается первый таймер внутри микроконтроллера 4 (МК) и начинается отчет времени
. Если ток не увеличился до
, то второй геркон 2 не срабатывает, так как
>
>
, его контакты не замкнутся и не будет их возврата. Фиксируется время
=0,6 мс в момент размыкания контактов первого геркона 1 при токе возврата
, и микроконтроллер 4 рассчитывает амплитуду тока по формуле (2):
А.
2. При увеличении тока в проводнике 3 до величины тока срабатывания
, фиксируют первым таймером внутри микроконтроллера 4 время
, и если ток в проводнике 3 увеличивается до тока срабатывания
, то срабатывает второй геркон 2 (фиг. 2, кривая 1). Второй таймер внутри микроконтроллера 4 (МК) в момент возврата контактов второго геркона 2 начинает отсчет времени, который заканчивается, когда происходит возврат контактов первого геркона 1. Второй таймер зафиксировал время
=1 мкс, а первый таймер время
=105 мкс. С помощью микроконтроллера 4 (МК) определяют амплитуды тока по формулам (1) и (2):
А
А.
Используя среднее значение амплитуд тока
и
определяют амплитуду тока
=(1484.2+1443.5)/2=1463.85.
Способ измерения тока в проводнике с помощью герконов, при котором два геркона с нормально разомкнутыми контактами устанавливают вблизи проводника, настраивают их так, чтобы они замыкали контакты при токах срабатывания
и
и размыкали контакты при токах возврата
и
, измеряют время
между моментами размыкания контактов герконов после их срабатывания и определяют амплитуду измеряемого тока по формуле:
,
где
- угловая частота тока,
отличающийся тем, что герконы устанавливают на безопасных расстояниях h1 и h2 от проводника, и настраивают герконы так, чтобы они срабатывали при токах срабатывания
>
и возвращались в исходное положение при токах возврата
>
, измеряют время замкнутого состояния
контактов первого геркона и, если второй геркон не срабатывает, определяют амплитуду тока по формуле:
,
если срабатывают оба геркона, то измеряют время
замкнутого состояния контактов первого геркона и время
между моментами размыкания контактов герконов после их срабатывания, а амплитуду тока для этого случая определяют как среднее значение амплитуд тока
и
.