Измерительный преобразователь тока в напряжение

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в качестве преобразователя переменного тока в переменное напряжение с гальванической развязкой цепей. Измеренный ток подается в первичные обмотки трансформаторов 1 тока и 4.1-4.N. Выходной сигнал трансформаторов тока преобразуется операционным усилителем 2 с резистором 3 обратной связи. Погрешность трансформатора 1 тока и каждого из трансформаторов 4.1-4.N тока компенсируется с помощью компенсирующих двухполюсников 5.1 и 5.2-5.N.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСФДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Риг.2 (21) 4430559/21 (22) 23.05,88 (46) 07.07.91. Бюл. № 25 (71) Харьковский политехнический институт им, В.И.Ленина (72) А.Н.Баранов и В.У.Кизилов (53) 621. 17.779(088.8) (56) Кизилов В.У. и др, Вестник ХПИ. Электроэнергетика и автоматизация энергоустановок, 1979, № 150, вып. 7, с. 3 — 7.

Электричество, 1983, ¹ 11, с, 66 — 68. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОКА В НАПРЯЖЕНИЕ

„„Я „„1661652 А1 (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в качестве преобразователя переменного тока в переменное напряжение с гальванической развязкой цепей. Измеренный ток подается в первичные обмотки трансформаторов 1 и 4.1-4.п тока, Выходной сигнал трансформаторов тока преобразуется операционным усилителем 2 с резистором 3 обратной связи. Погрешность трансформатора I тока и каждого из трансформаторов 4.1 — 4,п тока компенсируется с помощью компенсирующих двухполюсников 5.1 и 5.2-5.п 1 з,п. ф-лы, 2 ил.

1661652

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в различных устройствах, где необходимо преобразование переменного тока в пропорциональное переменное на- 5 пряжение c ra beaH ecKOA развязкой axog-,. ной и выходной. цепей, в частности в качестве устройства ввода тока измерительных преОбразователей TQKG, мощности, счетчиков электроэнергии, .10

Целью изобретения является повышение точности преобразования, На фиг.1 приведена принципиальная схема преобразователя в случае применения одного звена компенсации; на фиг.2 — 15 то же, с заданным числом звеньев компенсации.

Измерительный преобразователь содержит (фи -,",) первый трансформатор 1 тока, операционный усилитель 2, резистор 3 20 обратной связи, второй трансформатор 4 тока и компенсирующий двухполюсник 5, При этом первичные и Вторичные обмотки трансформаторов 1 и 4 тока включены последовательно, крайние выводы первич- 25 ных обмоток соединены с клеммами для подачи измеряемого тока, первый вывод вторичных обмоток соединен синвертирующим входом операционного усилителя 2 и первым выводом резистора 3 обраrío I свя- 30 зи, второй вывод которого соединен с ".ыходом операционного усилителя, служащим выходом устройства, Второй вывод вторичны;. обмоток и неинвертиру1ощий вход операционного усилителя соецинены с общей 35 шиной, Между средней точкой вторичных обмоток и общей шиной включен компенсирующий двухполюсник 5.

Полагая операционный усилитель идеальным, поясним эффект повышения точно- 40 сти. Вторичные обмотки трансформаторов 1 и 4 включены так, что в случае различия в величине коэффициентов трансформации через двухполюсник 5 протекает. ток Л, равный разности вторичных TQKoB Iz vl Iz 45

Рассмотрим случай, когда коэффициент трансформации трансформатора 1 больше коэффициента трансформации трансформатора 4, т.е, Iz < !2, Подбирая сопротивле1 ние двухпол сника, можно добитьcff Tof o, 50 что падение напряжения на нем, обусловленное током Л 1, становится равным падению напряжения на вторичной обмотке трансформатора 1, кото 1ое обусловлено токОм Iz. Поскольку (2 < Iz суммарное напря- 55 жение на вторичной Обмотке трансформатора 1 оказывается равным нулю, т.е. его магнитопровод не перемагничивается.

Отсутствие перемагничивания, т.е. существенное снижение индукции в магнитопроводе, можно проиллюстрировать следующим образом. Положим, что нелинейные искажения, вносимые трансформаторами, малы, т.е. оперируют только эффективными значениями токов и индукций, Используя известное выражение для величины максимальной индукции, опредеЛяЮт ИНдуКцИИ В П1 И BmZ В МаГНИтОПрОВОдах каждого из трансформаторов B соответствии с законом Кирхгофа для каждого из контуров:

Iz rz — A I пк . Я

444 к2 f S

1 1 2 г2 -Л(Кк (2)

mz 1

4,44wz fS

1 где Ь и lz — вторичные токи трансформаторов1 и4, 1

r2 и г2 — активные сопротивления вторичных обмоток трансформаторов, Йк — сопротивление компенсирующего двухполюсника;

w2 и wz — числа ВиткОВ BTopvl÷Hûõ Обмоток;

f — частота перемагничивания;

S — площадь сечения магнитопровода.

Как видно из выражений (1) и (2), падение напрюкения на компенсирующем двухполюснике Лйк, приводит к снижению уровня индукции в трансформаторе 1 и повышению в трансформаторе 4. Если обеспеЧИтЬ раВЕНСтВО IZrz = Ь|Бк, ТОГда В 1 = О, т.Е. магнитопровод не перемагничивается.

В действительности в рассмотренном случае полной компенсации добиться не удается. В основном это обусловлено тем, что трансформатор 4, работая при значительном уровне индукции, имеет некоторую фазовую погрешность, и падения напряжения на компенсирующем двухполюсника и на вторичнОЙ обмотке трансформатора 1 оказываются сдвинутыми по фазе. Кроме того, погрешности трансформаторов нелинейно зависят от величины первичного тока.

Лучшей компенсации можно достичь, используя двухполюсник, содержащий как активный, TBK и реактиВный элементь1, Поскольку фазовый сдвиг вторичного тока трансформатора 4, обусловленный током намагничивания, имеет индуктивный характер, для компенсации должен быть использован двухполюсник из параллельно включенных резистора и конденсатора.

Таким образом. суть предлагаемой компенсации заключается в следующем. Сам по себе трансформатор тока имеет довольно малую погрешность и падение напряжения

1661652

Составитель В.Степанкин

Редактор М.Ьланар Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О,Кравцова

u . r "

Заказ 2119 Тираж 417 Подписное .ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101