Измерительный шунт для импульсных токов



Измерительный шунт для импульсных токов
Измерительный шунт для импульсных токов

 


Владельцы патента RU 2514147:

Позднов Максим Владимирович (RU)

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к конструкциям измерительных шунтов, предназначенных для измерения токов, и может быть применено для измерения импульсных токов. Сущность изобретения заключается в следующем: параллельно потенциальным выводам измерительного шунта присоединяется последовательная RC-цепочка с постоянной времени, равной постоянной времени шунта, при этом напряжение U вых, снимаемое с конденсатора C, является пропорциональным измеряемому току J. Применение RC-цепочки позволяет уменьшить влияние паразитной собственной индуктивности L ш на сигнал, снимаемый с шунта. Технический результат изобретения состоит в расширении частотного диапазона и увеличении точности при измерении тока. 2 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к конструкциям измерительных шунтов, предназначенных для измерения токов.

Широко известны измерительные шунты [1], которые имеют в конструкции резистивный элемент из манганина, выполняемый обычно в виде плоской пластины, или цилиндрической шины, или нескольких пластин (шин), расположенных параллельно. Этот элемент оконцовывается токовыми наконечниками, обычно выполняемыми из меди или латуни. Токовые наконечники подсоединяются к цепи, в которой необходимо измерить ток. Снятие сигнала напряжения, пропорционального протекаемому току, производится с помощью потенциальных выводов, установленных на токовых наконечниках. Функцию этих выводов, как правило, выполняют винты.

Существенными недостатками этой конструкции являются ограниченный частотный диапазон и, при измерении импульсных токов, искажение формы напряжения, снимаемого с датчика (по сравнению с измеряемым током). Это объясняется наличием собственной индуктивности шунта, которая начинает влиять на измерения при высоких скоростях нарастания тока - от 106…107 А/с и более.

Известные конструкции шунтов [1] являются прототипом изобретения.

Задачей изобретения является повышение технических характеристик измерительного токового шунта и расширение области его применения.

Техническим результатом, который обеспечивает изобретение, является расширение частотного диапазона и увеличение точности при измерении тока.

Технический результат достигается тем, что в заявляемом измерительном шунте параллельно потенциальным выводам устанавливается последовательная корректирующая RC-цепочка, а сигнал снимается с выводов конденсатора С.

Анализ заявляемого устройства показывает, что по сравнению с прототипом в устройстве изменена конструкция - появляется новый элемент, что соответствует критерию "новизна". В сравнении с аналогами этот элемент является отличительным, что дает основания считать, что изобретение имеет изобретательский уровень.

Предлагаемое изобретение поясняется графическими материалами:

на фиг.1 изображена электрическая схема замещения цепи шунта RC-цепью при измерении тока;

на фиг.2 изображены диаграммы тока 1, измеренного с помощью поверенного средства измерения, тока 2, измеряемого по шунту-прототипу, тока 3, измеряемого по шунту с RC-цепочкой, абсолютной погрешности 4 измерений между поверенным средством и шунтом с RC-цепочкой.

Шунт работает следующим образом.

Ток от внешнего источника J (см. фиг.1) протекает по шунту с параметрами цепи замещения Lш, Rш, при этом напряжение Uвых, снимаемое с элемента C в параллельно установленной RC-цепочке, является пропорциональным измеряемому току J.

Используя теорию электрических цепей, можно установить связь между измеряемым током J и напряжением Uвых на конденсаторе С. Для этого рассмотрим эквивалентную схему замещения шунтового датчика с RC-цепью (см. фиг.1).

Пусть R>>Rш. Тогда ток нагрузки J в основном будет протекать через шунт, и можно записать:

U ш = R ш J + L ш d J d t .

То же в операторном виде:

U ¯ ш = J ¯ ( L ш p + R ш ) . ( 1 )

При установке RC-цепи параллельно шунту связь Uвых на конденсаторе C с Uш

U ш = R C d U в ы х d t + U в ы х .

То же в операторном виде:

U ¯ ш = U ¯ в ы х ( R C p = 1 ) . ( 2 )

Подставляя (1) в (2) и выражая U ¯ в ы х через J ¯ , получим:

U ¯ в ы х = J ¯ L ш p + R ш R C p + 1 = J ¯ R L ш R ш p + 1 R C p + 1 . ( 3 )

Таким образом, для получения пропорциональности между измеряемым током J и выходным напряжением Uвых необходимо, чтобы постоянные времени шунта Lш/Rш и корректирующей цепочки RС были равны. Тогда динамическое влияние тока J не будет проявляться ошибкой напряжения на Lш-составляющей шунта.

Для проверки работоспособности описанного шунта был проведен эксперимент, при котором по шунту пропускался однополярный импульс тока. Ток измерялся поверенными средствами измерения и сравнивался с сигналом, снимаемым с шунта и конденсатора RС-цепочки. Результаты представлены на фиг.2, на которой измеряемый ток 1 имеет однополярную форму, при этом измеряемый шунтом 75ШСМ300 этот же ток имеет форму 2. На рисунке видно резкое отличие этих сигналов по амплитуде, фазе и форме. Применение корректирующей цепи с параметрами R=1 кОм, С=80 нФ (что соотносится с постоянной времени, определяемой собственными параметрами шунта Rш=0,25 мОм, Lш=20 нГн) позволило измерить ток в виде сигнала 3. На фиг.2 видно, что скорректированная кривая 3 гораздо ближе к истинному току 1, чем нескорректированная кривая 2. Абсолютная погрешность измерения 4 показывает хорошую для практики точность предлагаемого способа корректировки.

Данное изобретение является промышленно применимым, так как может быть использовано при измерении импульсных токов, например, в технике магнитно-импульсной обработки металлов или в импульсных электромагнитных приводах сейсмоисточников. Проведенные опыты подтверждают работоспособность изобретения.

Известно множество других шунтов, имеющих более сложные резистивные элементы, чем у [1], например выполненные в виде коаксиальных цилиндров или в виде спиралей с целью уменьшения собственной индуктивности и увеличения частотного диапазона. Для их коррекции тоже может быть использована дополнительная RC-цепь. Таким образом, с помощью дополнительной RC-цепи можно расширить частотные характеристики любого измерительного шунта.

Использованная литература

1. Технические условия на шунты 75ШСМ ТУ25-04-3104-76.

Измерительный шунт, содержащий резистивный элемент, оконцованный токовыми наконечниками с потенциальными и токовыми выводами, отличающийся тем, что к потенциальным выводам шунта параллельно присоединяется последовательная RC-цепочка с постоянной времени, равной постоянной времени шунта.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах электрохимической защиты подземных металлических сооружений от коррозии, в частности для измерения поляризованного и суммарного потенциалов.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения тока в различных системах космических аппаратов. Датчик постоянного тока с развязкой включает в себя измерительный шунт, операционный усилитель (ОУ), четырехобмоточный трансформатор, два резистивных делителя напряжения с равными коэффициентами деления; конденсатор, p-n-р-транзистор, RC-фильтр, блокинг-генератор, собранный с использованием третьей и четвертой обмотки трансформатора, диода, двух резисторов, конденсатора и второго транзистора, и другие элементы, показанные на фиг.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах и устройствах для измерения электрических величин тока, мощности, энергии, а также в системах защиты и автоматики.

Заявленное изобретение относится к комбинированным измерительным устройствам для измерения тока и/или напряжения электрического проводника. Техническим результатом заявленного изобретения является создание усовершенствованного измерительного устройства.

Изобретение относится к устройствам измерения тока. Техническим результатом заявленного устройства является обеспечение устройства измерения тока, имеющего широкий динамический диапазон измерения, низкое входное полное сопротивление и простую и надежную конструкцию, а также обеспечение блока обработки.

Изобретение относится к области электрических измерений, в частности к измерениям больших постоянных токов, более конкретно к способам поверки и градуировки измерителей больших постоянных токов, в частности при поверке и градуировке волоконно-оптических датчиков тока - ВОДТ, применяемых в химической и металлургической промышленности.

Изобретение относится к области электротехники. Сущность: последовательно проводят испытания исходного и высоковольтного устройств.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к цифровым приборам измерения переменного и постоянного напряжения, преимущественно в электроэнергетических сетях 6 (10) кВ и выше.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к цифровым приборам измерения переменного и постоянного тока, преимущественно при напряжениях от 6(10) кВ.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения переменных токов высокого уровня и определения момента перехода тока через нулевое значение в сильноточных цепях сетей промышленной частоты. В устройство для измерения тока, содержащее два коаксиально расположенных металлических цилиндра, соединенных на одном торце с помощью фланцев, а на другом торце имеющих каждый свой токоподвод, высокочастотный разъем, закрепленный на фланце одного из цилиндров, с коаксиально расположенным центральным электродом и по крайней мере одну токовую отпайку, расположенную в пространстве между внутренним и внешним цилиндрами и соединенную одним концом с внутренним цилиндром в начале его рабочей части, а другим - через отверстие в стенке внутреннего цилиндра и интегрирующую RC-цепочку с центральным электродом высокочастотного разъема, введен, по крайней мере, один дополнительный резистор, включенный между выводом центрального электрода высокочастотного разъема и корпусом внутреннего цилиндра последовательно с конденсатором RC-цепочки, а величины длин токовой отпайки и рабочей части внутреннего цилиндра выбраны в соответствии с соотношением: где l - длина отпайки; H - длина рабочей части внутреннего цилиндра. Токовая отпайка может быть выполнена в виде трубки с продольным разрезом охватывающей внутренний цилиндр. Конденсатор RC-цепочки и дополнительный резистор могут быть установлены в электронном усилительном блоке, соединенном с устройством с помощью высокочастотного кабеля. RC-цепочка и дополнительный резистор могут быть установлены в электронном усилительном блоке, соединенном с устройством с помощью высокочастотного кабеля. Результатом применения изобретения является повышение точности измерений за счет уменьшения неравномерности амплитудно-частотной характеристики устройства, а также уменьшения сдвига фазы между напряжением, наводимым на отпайке и током, протекающим по устройству. 4 ил., 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерениям физических параметров, преобразуемых в электрическую форму, и может быть использовано в системах телеметрии. Способ заключается в том, что измерение сигнала на выходе измерительного преобразователя производят в произвольно задаваемый момент времени после включения питания. При этом производят дополнительное измерение в момент времени, равный удвоенному значению первого момента времени, а установившееся значение сигнала на выходе измерительного преобразователя определяют по формуле: Y в ы х = y 2 в ы х 1 2 у в ы х 1 − у в ы х 2 , где Yвых - установившееся значение сигнала на выходе измерительного преобразователя, увых1 и увых2 - соответственно значения выходного сигнала в первый и второй моменты времени. Технический результат заключается в уменьшении времени измерения. 2 ил.

Изобретение относится к области измерения электрических величин, в частности для измерения активной составляющей тока в трехфазных сетях. Технический результат заявленного изобретения выражается в снижении материалоемкости за счет замены двух трансформаторов тока, обладающих высокой массой и стоимостью, двумя дифференцирующими индукционными преобразователями тока и упрощении конструкции и, как следствие, снижении трудоемкости изготовления за счет того, что устройство имеет два, а не четыре выходных зажима, к которым подводится пропорциональная активному току источника напряжения разность напряжений первого и второго мостовых выпрямителей. При этом в устройстве для измерения активного тока трехфазного источника напряжения в качестве измерительных преобразователей переменного тока применены первый и второй дифференцирующие индукционные преобразователи тока, катушки которых индуктивно связаны с одним и тем же токопроводом тока нагрузки, который подключен ко второму зажиму трехфазного источника напряжения, а также вторые выходные зажимы первого и второго мостовых выпрямителей объединены в один общий узел, к которому подключены вторые крайние зажимы первого и второго переменных резисторов. Начала катушек первого и второго дифференцирующих индукционных преобразователей тока подключены соответственно ко вторым входным зажимам первого и второго мостовых выпрямителей, а выводы подвижных контактов первого и второго переменных резисторов являются выходными зажимами устройства. 2ил.

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике, а именно к системам мониторинга режимов потребления электроэнергии. Способ основан на определении степени корреляции (статистической взаимосвязанности), разности амплитуд и разности фаз токов потребления на интервале времени анализа. По результатам анализа токов потребления принимается решение о принадлежности сигналов с датчиков токов потребления по анализируемым присоединениям к классу, соответствующему несанкционированному запараллеливанию фидеров, или к классу, соответствующему отсутствию факта запараллеливания. Устройство осуществления данного способа содержит датчики тока потребления, аналого-цифровые преобразователи, амплитудные и фазовые детекторы, коррелятор, блок вычисления невязки, пороговые устройства, блок формирования порогов, решающее устройство, устройство индикации. Технический результат заключается в возможности выявления факта несанкционированного запараллеливания фидеров распределительных подстанций на стороне потребителя. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано, например, для контроля напряжения гальванически развязанного аккумулятора. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей. Для этого заявленное устройство содержит автоколебательный блокинг-генератор с нагрузочной обмоткой, пиковый детектор, первую и вторую клеммы для подключения приемника сигнала, первый конденсатор, диодно-резистивный делитель, первую и вторую клеммы для подключения источника сигнала, резистор, второй и третий конденсаторы, резистивный делитель, первый и второй n-канальные полевые транзисторы с изолированным затвором, дополнительный выход. 1 ил.

Изобретение относится к сенсорному устройству для монтирования на вал электрической машины с регистрирующим устройством для регистрации тока подшипника электрической машины. Технический результат заключается в создании компактного сенсорного устройства, независимого от внешнего электроснабжения. Сенсорное устройство для монтирования на валу электрической машины содержит регистрирующее устройство для регистрации тока подшипника электрической машины. Сенсорное устройство содержит, кроме того, устройство преобразования энергии, которое смонтировано с регистрирующим устройством в сменный модуль, для преобразования механической энергии вала в электрическую энергию для регистрирующего устройства. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники. Датчик постоянного тока с развязкой содержит измерительный шунт, первый вывод которого подключен к общей шине питания, а второй к нагрузке, операционный усилитель (ОУ), четырехобмоточный трансформатор, первая обмотка которого через первый диод подключена к входу первого фильтра, выход которого является выходом устройства, вторая обмотка трансформатора через второй диод подключена к входу второго фильтра, положительный вывод питания ОУ подключен к плюсовой шине питания, а отрицательный - к общей шине питания. Датчик также содержит два резистивных делителя напряжения с равными коэффициентами деления; первый делитель включен между плюсовой шиной питания и вторым выводом шунта, а второй - между плюсовой шиной питания и общей шиной; инвертирующий вход ОУ подключен к выходу первого делителя, а неинвертирующий - к выходу второго делителя; положительный выход второго фильтра через введенный резистор подключен к неинвертирующему входу ОУ, а отрицательный - к инвертирующему входу ОУ. В устройство введен конденсатор, который включен между выходом и инвертирующим входом ОУ; введен p-n-p- транзистор, эмиттер которого подключен к первому выводу шунта, база через резистор - к выходу ОУ, а коллектор - к входу введенного RC-фильтра; выход RC-фильтра подключен к шинам питания блокинг-генератора, и вновь введенных диода, двух резисторов, конденсатора и транзистора. Технический результат - повышение надежности, помехоустойчивости. 1 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к измерениям параметров электрической сети и контроля состояния энергообъектов. Анализируют среднеквадратические значения входных токов и напряжений и на основе анализа определяют текущий типовой для энергосистемы режим электрической сети. В соответствии с определенным типовым режимом изменяют параметры измерений и формирования событий о состоянии сети и энергообъекта, включая осциллографирование, таким образом, обеспечивают зависимость степени детализации данных от текущего типового режима работы электрической сети и энергообъекта. Кроме того, на основе анализа режима устанавливают различные приоритеты (очередность) передачи данных измерений, событий и осциллограмм на верхний уровень управления для различных режимов, таким образом, при аварийной ситуации наиболее важные данные, необходимые для ликвидации последствий аварии, могут быть получены максимально быстро, а сохраненные при аварии осциллограммы, необходимые для детального анализа развития аварийной ситуации и ее причин, могут быть получены позднее. Технический результат заключается в повышении информативности измеряемых параметров электрической сети и состояния энергообъекта с одновременным снижением объема данных, передаваемых с энергообъекта по каналу связи на верхний уровень управления диспетчерскому персоналу. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности, предназначено для применения в регулируемом электроприводе, системах защиты и автоматики электрических станций и подстанций, а также других сложных электротехнических комплексов. Изолированный датчик тока содержит чувствительный элемент и магнитопровод. При этом в качестве чувствительного элемента используют одноосевой интегральный датчик тока. Также в датчике используют магнитопровод пластинчатого типа, который устанавливают над токопроводящей шиной в пластиковом корпусе, крепящемся непосредственно к токопроводящей шине с помощью резьбового крепежного элемента. Технический результат - повышение оперативности и точности измерений. 1 ил.

Изобретение относится к электроэнергетике. Согласно способу получают информацию о рабочем состоянии электроэнергетического оборудования. В качестве информации, характеризующей рабочее состояние электроэнергетического оборудования, используют измеряемые токи потребления каждой фазой электроэнергетического оборудования. При этом выдачу управляющих команд на включение инкремента счетчика времени наработки производят только при условии соответствия потребляемых рабочих токов электроэнергетическим оборудованием паспортным их значениям для каждого конкретного режима его работы с отклонениями в рамках допустимых норм. Кроме того, показания инкрементируемого счетчика суммарного времени безотказной наработки сравнивают с его паспортным значением средней наработки на отказ электроэнергетического оборудования и при ее превышении сигнализируют о выработке электроэнергетическим оборудованием своего рабочего ресурса. Дополнительно измеряют температуру контролируемого оборудования и величины напряжений подаваемых на него. При этом передачу данных о суммарном времени наработки электроэнергетического оборудования, ввод данных о средней наработке на отказ и паспортных значений тока потребления электроэнергетическим оборудованием, а также предельно допустимых значений входных напряжений и температуры оборудования производят через радиомодем по GSM каналу, а в качестве дистанционного пульта управления используют сотовый телефон. При возникновении аварийной ситуации или по запросу, передав CMC сообщение по GSM каналу, вся контролируемая информация передается на дистанционный пульт управления и записывается в извлекаемую флеш память. Также заявлено устройство, реализующее указанный способ. Технический результат заключается в повышении объективности контроля состояния работоспособности электроэнергетического оборудования и эффективного использования его рабочего ресурса. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх