Преобразователь тока нулевой последовательности в напряжение

 

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано в схемах защиты от однофазных замыканий на землю или контроля токов утечки через изоляцию в электроустановках переменного тока. Цель изобретения - повышение надежности за счет обеспечения самоконтроля трансформатора тока нулевой последовательности. При обрыве вторичной обмотки 5 трансформатора тока нулевой последовательности операционный усилитель 8 преобразователя переходит в триггерный пороговый режим и напряжение на его выходе увеличивается до уровня половины напряжения источника питания. При обрыве вторичной обмотки 6 происходит то же самое. Этот уровень напряжения, усиленный двухтактовым эмиттерным повторителем 9, значительно превышает пороговую уставку устройства защитного отключения, в результате чего происходит отключение электроустановки по условиям самоконтроля. При коротком замыкании во вторичной обмотке 5 операционный усилитель 8 переходит в режим генерации из-за образования положительной обратной связи, в результате чего на его выходе появляется меандр (прямоугольные импульсы) с амплитудой, равной половине напряжения источника питания. При коротком замыкании в обмотке 6 происходит то же самое, но частота прямоугольных импульсов будет определяться величиной емкости конденсатора 13 и величинами сопротивления резисторов 12 и 16. В том и другом случае амплитуда меандра на выходе двухтактного эмиттерного повторителя 9 значительно превышает пороговую уставку устройства защитного отключения, в результате чего происходит отключение электроустановки по условиям самоконтроля. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4408854/07 (22) 12. 04. 88 (46) 15.07.91. Бюл. № 26 (71) Таджикский политехнический институт и Душанбинское проектно-конструкторское бюро "Спецавтоматика" (72) В.И. Шуцкий. А.И. Федоров, Г.Д. Горбачев, В.Т, Сагдеев, А.Ц. Божук и К.Н. Потапов (53) 621.316.925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 721755, кл. G 01 R 19/00, 1977, Авторское свидетельство СССР

¹ 1291886, кл. G 01 R 19/00, 1985, (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОКА НУЛЕВОЙ

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ В НАПРЯ;КЕНИЕ (57) Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано в схемах защиты от однофазных замыканий на землю или контроля токов утечки через изоляцию в электроустановках переменного тока, Цель изобретения — повышение надежности аа счет обеспечения самоконтроля трансформатора тока нулевой последовательности. При обрыве вторичной обмотки 5 трансформатора тока нулевой последовательности операционный усилитель 8 преобразователя переходит в .триггерный

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано в схемах защиты от однофазных замыканий на земле или контроля токов утечки через изоляцию электроустановках переменного тока.

Цель изобретения — повышение надежности за счет обеспечения самокОнтроля

-Ф

„„ „„1663570 А1 (я>5 G 01 R 19/28, H 02 Н 3/16 пороговой режим и напряжение на его выходе увеличивается до уровня половины напряжения источника питания. При обрыве вторичной обмотки 6 происходит,то же самое. Этот уровень напряжения, усиленный двухтактным эмиттерным повторителем 9, значительно превышает пороговую уставку устройства защитного отключения, в результате чего происходит отключение электроустановки по условиям самоконтроля. П ри коротком замыкании во вторичной обмотке

5 операционный усилитель 8 переходит в режим генерации из-за образования положительной обратной связи, в результате чего на его выходе появляется меандр (прямоугольные импульсы) с амплитудой, равной половине напряжения источника питания. При коротком замыкании в обмотке 6 происходит то же самое, но частота прямо-. угольных импульсов будет определяться величиной емкости конденсатора 13 и величинами сопротивления резисторов 12 и

16. В том и другом случае амплитуда меандра на выходе двухтактного эмиттерного повторителя 9 значительно превышает пороговую уставку устройства защитного . отключения, в результате чего происходит отключение электроустановки по условиям, самоконтроля. 1 ил. трансформатора тока нулевой последовательносТи.

На чертеже изображена принципиальная схема преобразователя тока нулевой последовательности в напряжение.

Предлагаемый преобразователь содержит трансформатор тока нулевой последовательности в виде тороидального

1663570

20

50 сердечника 1, предназначенного для пропусканйя фазных проводов 2, 3, 4 и снабженного двумя вторичными обмотками 5 и 6, намотанными по всей окружности сердечника 1 двойным проводом с равным числом витков. В окно сердечника 1 вставлена труба 7 иэ ферромагнетика, покрытая сплошн ым короткозамкнутым витком из высокопроводящего материала, например меди, Сквозь трубу 7 пропущены фазные провода 2, 3 и 4, Начало первой вторичной обмотки 5 связано с инвертирующим входом операционного усилителя 8, выход которого подключен к входу двухтактного эмиттерного повторителя 9, выход которого соединен с первым приводом резистора 10 отрицательной обратной связи, Преобразователь содержит также первый 11 и второй

12 резисторы, первый 13 и второй 14 конденсаторы, причем выходной резистор 15 своим первым выводом соединен с общей шиной. Начало первой вторичной обмотки 5 соединено с инвертирующим входом операционного усилителя 8 через первый резистор 11, а концы перой и второй упомянутых вторичных обмоток 5 и 6 объединены между собой и соединены с общей шиной через второй резистор 12, при этом конец второй вторичной обмотки 6 соединен с общей шиной через последовательную цепь из первого конденсатора 13 и вновь введенного третьего резистора 16, а точка соединения этих элементов в указанной последовательной цепи подключена к неинвертирующему входу операционного усилителя 8, причем второй вывод резистора 10 отрицательной обратной связи подключен к началу второй вторичной обмотки 6, а выходной резистор своим вторым выводом соединен с выходом двухтактного эмиттерного повторителя 9 и шунтирован вторым конденсатором 14.

Предлагаемый преобразователь работает следующим образом.

При возникновении в электроустановке однофазного замыкания на землю геометрическая суммамагнитных потоков, наводимых в сердечнике 1 токами в фазных . проводах 2, 3 и 4, становится не равной нулю, а результирующий магнитный поток наводит во вторичных обмотках 5 и 6 ЭДС, пропорциональную току нулевой последовательности. Поскольку первая вторичная обмотка 5 и вторая вторичная обмотка 6 включены между собой встречно стабилизация уровня напряжения на выходе эмиттерного повторителя 9 независимо от изменения тока в фазных проводах 2, 3 и 4 обеспечивается разностным потоком между вторичными обмотками 5 и 6. С начала первой вторичной обмотки 5 через резистор 11 на инвертирующий вход операционного усилителя 8 подается синусоидальное напряжение, уровень которого пропорционален току нулевой последовательности, а на неинвентирующий вход усилителя 8 через конденсатор 13 с объединенных концов обмоток 5 и 6 — разностный сигнал, близкий к нулю, образованный противоположно направленными токами в обмотках 5 и 6, В итоге на выходе операционного усилителя 8 формируется сигнал, дифференциальный по отношению к общей шине и пропорциональный току нулевой последовательности.

Этот сигнал усиливается двухтактным эмиттерным повторителем 9 и через резистор

10 отрицательной обратной связи поступает на начало второй вторичной обмотки 6. Таким образом, при увеличении тока в первой вторичной обмотке 5, на пропорциональную величину увеличивается разностный сигнал между токами обмоток 5 и 6 подаваемый на неинвертирующий вход операционного усилителя 8, в силу чего дифференциальный сигнал на выходе усилителя 8 и повторителя 9 остается постоянным, точно так же как и падение напряжения на выходном резисторе 15, шунтированном конденсатором

14, независимо от флуктуаций во вторичных обмотках 5 и 6, обусловленных изменением фазных токов из-за непостоянства магнитных параметров сердечника 1. Труба 7 из ферромагнетика, покрытая короткозамкнутым слоем меди, препятствует возникновению небалансов, обусловленных несимметричностью размещения фазных проводов2, 3 и 4 в окне сердечника 1, Уменьшение погрешности трансформатора тока нулевой последовательности достигается тем, что короткозамкнутый виток из меди обеспечивает размагничивание ферромагнитной трубы 7, поддерживая ее высокую магнитную проницаемость (предотвращая насыщение) и экранирующие свойства. Труба 7 экранирует сердечник 1 от полей, обусловленных несимметричностью размещения фаэных проводов 2, 3 и 4 сети относительно центральной оси симметрии сердечника 1 и неравномерностью укладки витков вторичных обмоток 5 и 6 по периметру сердечника 1.

Предлагаемый преобразователь обладает свойством самоконтроля.

При обрыве вторичной обмотки 5 трансформатор тока нулевой последовательности операционный усилитель 8 преобразователя переходит в триггерный пороговый режим и напряжение íà его выходе увеличивается до уровня половины напряжения источника питания, При обрыве вторичной обмотки 6 происходит то же самое.

1663570

Этот уровень напряжения, усиленный двухтактным эмиттерным повторителем 9, значительно превышает пороговую установку устройства защитного отключения, в результате чего происходит отключение электроустановки по условиям самоконтроля.

При коротком замыкании во вторичной обмотке 5 операционный усилитель 8 переходит в режим генерации из-за образования положительной обратной связи, в результате чего на его выходе появляется меандр (прямоугольные импульсы) с амплитудой, равной половине напряжения источника питания. При коротком замыкании в обмотке

6 происходит то же самое, но частота прямоугольных импульсов будет определяться величиной емкости конденсатора 13 и величинами сопротивления резисторов 12 и 16, В том и другом случае амплитуда меандра на выходе двухтактного эмиттерного повторителя 9 значительно превышает пороговую уста вку устройства защитного отключения, в результате чего происходит отключение электроустановки по условиям самоконтроля.

Использование предлагаемого преобразователя позволит значительно повысить надежность защиты от однофазных замыканий на землю за счет следующих факторов; труба из ферромагнитного материала, покрытая короткозамкнутым слоем меди и вставленная в окно сердечника трансформатора тока нулевой последовательности, обеспечивает устранение небаланса и уменьшение погрешности выделения тока нулевой последовательности, Кроме того, применяемый преобразователь ток — напряжение обеспечивает точность преобразования аналогового сигнала в уровень напряжения, пропорциональный току нулевой последовательности, а также возможность самоконтроля путем отключения сети при обрыве или коротком замыкании вторичных обмоток трансформатора тока нулевой последовательности.

5 Формула изобретения

Преобразователь тока нулевой последовательности в напряжение, содержащий трансформатор тока нулевой последовательности в виде тороидального сердечника

10 с двумя вторичными обмотками, намотанными по всей окружности сердечника двойным проводом с равным числом витков, при этом начало первой вторичной обмотки связано с инвертирующим входом операцион15 ного усилителя, выход которого подключен к входу двухтактного эмиттерного повторителя, выход которого соединен с первым выводом резистора отрицательной обратной связи, первый и второй резисторы, пер20 вый и второй конденсаторы, причем выходной резистор своим первым выводом

° соединен с общей шиной, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности за счет обеспечения самоконт25 роля трансформатора тока нулевой последовательности, начало первой вторичной обмотки соединено с инвертирующим входом операционного усилителя через первИй резистор, а концы первой и второй упомяну30 тых вторичных обмоток объединены между собой и соединены с общей шиной через второй резистор, при этом конец второй обмотки соединен с общей шиной через последовательную цепь иэ первого конденсатора

35 и вновь введенного третьего резистора, а точка соединения этих элементов в указанной последовательной цепи подключена к неинвертирующему входу операционного усилителя, причем второй вывод резистора

40 отрицательной обратной связи подключен к началу второй вторичной обмотки, а выходной резистор своим вторым выводом соединен с выходом двухтактного эмиттерного повторителя и шунтирован вторым конден45 сатором. .с

Составитель Л. Васькова

Редактор M. Васильева Техред M,Moðãåíòàë Корректор Т. Палий

Заказ 2264 . Тираж 425 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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