Трансформатор тока

 

ТРАНСФОРМАТОР ТОКА, содерисшцнй первичную обмотку, мапштопрсх вод с вторичной обмоткой и эагзором, в котором установлен датчик магнитного потока подсоединенный к усилителю, отличаюшийс тем, что, с цепью расширения верхнего предела измеряемых товсш, в трансформатор введена цепь, состоящая из резистора, двух встречно включенных источников постоянного weafsHKewm, тиристора, шунта, параллельно которому подсоединен фильтр, тиристор соединен последовательно с шунтом и с одним всточ1гаком постоянного напряжения и параллельно с резистором и йругим источником напряжения, усилитель свбими выходами соединен с управлякядим электродом тиристора и вторым источником постоянного напряжения. ICO io Х) О)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕОНИХ

РЕСПУБЛИК ддц Н 01 P 40/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

Н АВТОРСКОМУ С6ИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3344406/24-07 (22) 13.10.81 (46) 23.07.83, Бюл. Ж 27 (72) -E. B. Киривсй (53) 621.316.224 (088.8) (56) 1. Толстов Ю. Г. Измерительные, трансформаторы постоянного тока..

М., ГЭИ, 1951.

2. Наследов Д. Н. и Зотова Н. U. Гфибор для измерения цостояннык токов,до

40 КАу Электричество 1961, 34 3, 3. Авторское свидеть зцахво СССР

Ж 292238, кл. Н 01 Р 40/06, 197.1.; (54,) (57) ТРАНСФОРМАТОР ТОКА, содеркащий первичную обмотку, .магнитопро вод с вторичной обмоткой и зазором, в

„„SU„„1030867 котором установлен датчик магнитного потока, подсоединенный к усилителю, о т л и ч а ю щ и и с и тем, что, с целью расширения верхнего предела измеряемых токов, в трансформатор введена цепь, состоящая из резистора, двух встречно включенных источников постоянногоо напряжения, тирисгора, шунта, параллельно которому подсоединен фильтр, тиристор соединен последовательно с шунтом и с одним источником постоянного напряжения и параллельно с резистором и другим источником напряжения, усилитель своими выходами соединен с управляющим электродом тиристора и вторым источником постоянного напряжения.

4 10308

Изобретение относится к епекгротехнике и может найти применение в качесз ве датчика постоянного и переменного гоKB в системах релейной защиты электроэнергетических объектов.

Известны трансформаторы п осгоянного тока на магнитньк усилителях, которые имеют большие габариты магнитопрово:дв, определяемые условием его ненасышения, причем с ростом измеряемых ro- !О нов габариты магнигопровода растут 1 1 .

Известны «устройства, основанные на использовании в зазорах магнигопроводв датчиков магнитного потока из измеряемого тока (2 j .

Однако такие устройства имеют очень большие габариты магнитопровода в условиях болыших измеряемых токов.

Наиболее близким к предлагаемому является трансформатор гока содержащий 20 в зазоре магнитопровода датчик магнит ного потока, через усилитель подсоединен ный к вторичной обмотке сердечника, которая включена встречно по отношению к первичной обмотке (3) .

Недостаток известного устройства заключается в том, что с ростом значения измеряемого гока растет потребная мош ность усилителя. Для измерения гоков порядка нескольких десятков килоампер ЗО потребная мощность усилителя вырастает до таких значений, что его практическая реализация с высоким коэффициентом усиления становится затруднительной.

Это приводит к ограничению верхнего предела измеряемыс гоков.

Белью изобретения является расширение верхнего предела измеряемых токов.

Поставленная цель достигается reM, что параллельно вторичной обмотке подключена цепь, состоящая as последователь но соединенных резистрра, сопротивление которого равно сопротивлению обмотки, и двух встречно включеннык источников постоянного нацпнжения, первый иэ кото. рьк имеет напряжение втрое болыпее, чем второй, и щунгв, параллельно которому включен фильтр, а цараллепьно резистору и первому источнику включен запи-.: раемый тир»стор, между управц»кадим электродом которого и общей точкой иск, точников напряжения включен своим вам. ходом ус»ангель.

Сущность изобретеню заключается в том, что в схему между усилителем и об-65 моткой вводится коммутатор полярности (его роль выполняет тир»стор), который осуществляет подключение к обмотка исто .ника постоянного напряжения то одной, то другой полярностью в эависимосги or знака выходного напряжения усилителя, причем обеспечивается равенство модулей напряжений, подводимых к обмотке, При этом независимо or величины измеряемого гока усилитель должен иметь минимальную постоянную мощность, необходимую лишь для управления коммутатором (гирисгором). Эта мощность настолько мала, что усилитель может быть выполнен в интегральном исполнении.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; нв фиг. 2 — кривые изменения во времени индукции поля от измеряемого тока, В (З.с) и индукии компенсирующего поля S„(3>) создаваемого током 3 в обмотке.

Как видно из фиг. f первичная обмо1 кв 1 с током охватывается магнигопроводом 2, в зазоре которого установлен датчик Э магнитного погока, нагруженный нв усилитель 4. На мвгнигопровод

2 нанесена вторичная обмотка 5, параллельно которой включены последовательно соединенные резистор 6, сопротивление которого выбрано равным сопротивлению обмотки 5, два источника 7 и 8 постоянного напряжения, включенные своими полюсами встречно друг другу, и шунг 9, параллельно которому включен фильтр 10.

Причем напряжение источника 7 в три раза больше напряжения источника 8. Параллельно резистору 6 и первому источи» ку 7 напряжения включен запираемый гирисгор 11, между управляющим электродом,которого и общей точкой источииков

7 и 8 включен своим выходом усил»тель 4.:"

Выход фильтра 10 является выходом: трансформатора гока.

Устройство функционирует следующим образом.

При протекании тока в первичной обмопв 1 на выходе датчика 3 магнитного потока цоявляегея сигнал, который усиливаегся усилителем 4 и в виде управляющего напряжения цодается ив тирисгор 11. В зависимости or на равпения маг»игного поля в зазоре мвт нигсаровода, управлякзпее напряжен»е 11 имеет го одну, ro другую полярность.

Если тир»стор 11 заперт, г.е. выход»ое напр»же»не усилителя 4 имеет отрицательную полярность, ro к последовательно включенным yeэистоpy 6 и вторвчивй обмотке 5 приложено»апряжение, рав»ое разност» напряжений источников ,7и 8. з 1030867

При отпирании тиристорв 11 источник

7 напряжения оказывается нагруженным ни на резистор 6, а.к обмотке 5 подклю- бп чается источник 8 напряжения. Если нвп- д ряженяе источника 7 втрое больше напри- 5 ур женяя источника 8, то в зависимости от состояния тиристора 1 1 к вторичной обмотке 5 будут прикладываться напряже- ро ния, равные по величине, но разной поз лярности. В самом деле, при выполнении 10 зо условия равенства мвксимальньк величин тока разных полярностей в обмотке 5 при ro обоях состояняч тиристора 11 и с учетом равенства сопротивлений обутки 5 и то резистора 6 справедливы равенства, !5

О. -08 3 -08 Ug

2 222 29 п и если тиристор 11 эвперт и

8 .20 "s

Дф((I если тяряс Гор 1 1 открыт и, следователь KR ио, к обмотке 5 в обоях состояниях тирис» тора 11 будет приложено напряжение, рав- в

soe no величине уЦ,ио разной полярности. <

Здесь ц, Ой - натряжения источников

7 и 8 соответственно, Р - активное-со- 1и противлениэ обмотки 5 и равного ему со-. т

nporsanessa резистора 6. Полярность ны- as ходиого напряжения усилителя 4 выбирает-ц с .:ся такой,: чтобы ток, цротекающий по об- с мотив 5, стремился умеиыиизь индукцию В в зазоре магнитопроводв 2. Напряжения фо источников 7 и 8 и сопротивление обмот- (в ки 5 выбирается из условия коьвенса- З 1 ции магнитного поля в мвгнитопроводе . до

2, создаваемого током, протекающим s вт первичной обмотке 1. с

При увеличении магнитного потока в зазоре магнятопроиода 2, создаваемого 4© о6моткой 5, до уровня, превышающего магнитный поток or измеряемого тока, реэультярукепий поток в зазоре меняет полярность, соответственно изменяется плр m нв р жени на выходах двз 45 чика 3 и усилителя 4. Это приводит к переключению тирястора 11 и смене goлярности напряжения, прикладываемого к обмотке 5. В свою очередь, это влечет за собой уменыпение магнитного потока в зазоре мвгнитопровода 2, создаваемого обмоткой 5, и изменение полярности на вькоде датчика 3 и усилителя 4 при достижении улова« дутым магнитным потоком уровня, . И иа котором нвходится создаваемый. измеряемым током, магнитный лоток и процесс повторяется.

Таким образом, осуществляется слежее тока обмотки 5 за первичным током, вгодаря непрерывному поддержанию инукция в зазоре магнитопровода 2 на овне, близком к нулевому, значению.

На фиг. 2 приведен один иэ возмож ньк процессов работы предлагаемого ус йствв, когда ток ); изменяется по яжоненте. Здесь 6=-индукция поля в заре магнитопровода 2 от тока 3, В,индукцяя поля компенсации, создаваемого ком Э1 в обмотке 5. . Kas видно на фиг. 2, вторичщ й: к представляет собой пилообразную Kpss . наложенную .нв Kpss ервичного тока, причем среднее значение илообразной кривой вторичного тока соввдает с кривой первичного тока. Следует тметить, что на фиг. 2 размах амплитуды . илы для наглядности утрированно завышен,, частота, наоборот, занижена. Фактичесже, величина амплитуды пилообразиьк

«мпульсов и их частота определяются, основном, быстродействием переключаюего элемента — тяристорв, а гайке индуктявностью обмотки. Для современных ристоров время ях переключения соь авляет единицы микросекунд, поэтэму впазон частот пилообразного сигнала учетом . влияния индуктивности обмотки оставляет ориентировочно 10 - 50 кГц. то же время, частотный. диапазон транс- рмируемьк токов - от постоянного тока сетях постоянного така (до 50—

ОО Ptt) в сетях переменного тока). Сле-. вательно, пилообразный характер кривой оричного тока не вносит сколько-нибудь ущественной погрешности в измерение, благодаря гому, что частота пилы На

2-3 порядка превышает частоту полезного сигнала и может быть легко отфильтрованв включением параллельно шунту 9, с которого сня маеп:я полезный сигнал во

° вторичной цепи, фильтра 10, тунтярующего высокочастотную составляющую вторичного тока.

В предложенном устройстве предел измеряемых (трансфсфмируемых) постоянньк и переменньк токов может быть существенно увеличен, ram как величина мощности усилителя в этом устройстве не зависит or величины измеряемого тока.

Использование предлагаемого устро йси ва особенно эффективно при измерении болыиях токов, когда обычные устройства требуют повьппенной мощности усилителя цепи обратной связи и поэтому не всегда могут быть реализованы.

1030867

ЩЦ

ОЦу

Заказ 822 82

Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета .ОССР

so делам изобретений и открытий,113038, МосиВа, Ж 38, Раушская иаб., д, 4/8

Финиан ППП "Патент", г. Ужгород, ун. Проектная, 4

Составитеаь В. Мясникова

Редактор А; Шандор Текред И.Метелева Корректор.А. Тяско