Устройство для измерения тока

 

Союз Советским

Социвпиетичесиик республик

ОЛ ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (IIi 71 3376 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22)Заявлено 05.08 ° 77 (21) 2513130/24-07 с присоелинением заявки Ж—

Н 01 40/06

Гасударственный каинтет

CCCP (23) Приоритет— ао ленам нэебретеннй н открытий (5 ) УДК621.314.

-224 (086, 8) ОпУбликовано 07.08.81- Бюллетень Рй 29

Дата опубликования описания 10.08. 81 (72) Авторы изобретения

Н.A. Баринова, N.Ñ. Грачев и И.В. Хахамов (?1) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА

Изобретение относится к электроизмерительной технике малых переменных токов и может быть использовано в электрохимии для измерения блуждающих токов, в геофизике для измерения

5 плотности тока естественного или возбуждаемого электрического поля в земле и т.д.

Известно устройство для бесконтактного измерения тока, выполненное на одновитковом трансформаторе тока, состоящее из магнитопровода, на котором намотана вторичная обмотка (1j.

При измерении тока в электротехнических цепях такой трансформатор наде-, вают на шину с измеряемым током. Одновитковыми трансформаторами являются также токоизмерительные клещи (клещи

Дитце). При геофизических и электрохимических измерениях роль первичной обмотки выполняет среда, в которой протекает измеряемый ток (2).

При геофизических и электромеханических измерениях сила тока в первичной цепи имеет порядок значения 10 А, поэтому сила тока через соединительные проводники вторичной цепи и через нагрузку имеет порядок значания .

10 А. В электрохимических и геофизических измерениях расстояние между пультом управления и точками измерения составляет сотни метров.

Недостаток известных устройств для измерения тока при дистанционных измерениях заключается в том, что провода представляюг значительную нагрузку трансформатору, что вызывает рост его погрешности. Кроме того, при измерении малых токов возникает значительная погрешность из-эа влияния помех на линию связи вторичной Обмотки и нагрузки.

При подключении нагрузки непосредственно те трансформатору влияние сопротивления проводников практически отсутствует, однако в этом. случае влияние .помех существенно возрастает, 33И так что токи помех могут значительно превышать измеряемые токи.

Известно устройство, по технической сущности наиболее близкое к предлагаемому устройству (3 ).

Оно содержит одновитковый трансформатор и усилитель с малым входным сопротивлением. Усилитель обеспечивает эквивалентный режим короткого замыкания на выходе трансформатора.

Применение усилителя при дистанционных измерениях позволяет исключить .влияние сопротивления нагрузки проводов.

Основной недостаток прототипа заключается в том, что ток в цепи нагрузки и канала связи будет того же порядка, что и ток во вторичной цепи трансформатора тока„ поэтому влияние помехи при дистанционных измерительных токах будет значительным.

Целью изобретения является повышение точности дистанционного измерения малых токов.

Эта цель. достигается тем, что устройство снабжено индуктивным делителем, который своим входом подключается параллельно вторичной обмотке трансформатора тока и входа усилителя, а выходными зажимами устройства для подключения нагрузки являются потенциальные выходы усилителя и индуктивного делителя.

Схема устройства представлена на чертеже.

Устройство состоит иэ одновиткового трансформатора, имеющего первичную обмотку 1, магнитопровод 2 и вторичную обмотку 3, индуктивный элемент

4 и усилитель 5.

Вход индуктивного делителя, вход усилителя и вторичная обмотка трансформатора включаются параллельно. Зажимы для подключения нагрузки подключаются к потенциальным выходам усилителя и делителя.

Устройство работает следующим образом.

Ражим измерительной цепи устройства определяется усилителем, который в .установившемся состоянии при достаточно высоком коэффициенте усиления обеспечивает очень малое напряжение на его входе. Этому малому входному напряжению при заданном значении тОка j2 T ВО вторичнОЙ цепи Од новиткового трансформатора соответствует малое эквивалентное сопротив2т 2А Д 0 ° (й

При Условииt чтО вхОднои ток усиЗд достаточно мал(д д )

2т 26, У выражение (2)может быть переписано в виде

В

25 V2T 2А -0 У (2) Инверсное включение индуктивного

30 делителя обеспечивает выполнение равенства

"д н (4) где 3 — сила тока, протекающе через нагрузку:

КА — коэффициент деления делителя.

Для трансформатора тока можно

° написать, что

2Т 1Т Т (r) Следовательно, равенство (2) может быть переписано следующим образом: (Ü) 21 1 Т KAADH

«J1 1Л„= -К К

Э то означает, что суммарный коэффициент преобразования к устройствам, равный отношению тока через первичную обмотку трансформатора тока к току

55 - рузке ЛН ° MoKHo Опред ть по формуле

К= — =-к к

Д. т А ление нагрузки, т.е. требуемый режйм для трансформатора тока.

При этих условиях одновременно оказывается, что и индуктивный делитель эквивалентно замкнут по входу.

В случае инверсного включения, т.е. при условии короткого замыкания входа индуктивного делителя, он обеспечива— ет с высокой точностью деление тока;

l0 который поступает на его потенциальный выход.

Суммарный ток, протекающий через вторичную обмотку трансформатора тока

Д,2, через вход индуктивного дели15 теля 3 5и вход усилителя Зу,равен нулю, так как упомянутые цепи соединены параллельно

7138

Так как g> < 1 (4), поэтому К - (K

Это означает, что ток, протекающий на нагрузке ЗН, а также по каналу связи между устройством и нагрузкой больше тока 3 .

В частности, если установить на индуктивном делителе переключатели в положение, обеспечиваемое соотношение то эйачение суммарного коэффициента преобразования будет равным единице

К =1, так как ток в канале связи и в нагрузке будет равным току в первичной цепи одновиткового трансформа15 тора тока. Это означает, что сила тока, протекающая по ликии связи устройства выше, чем в прототипе в 10

10 раз и поэтому влияние токов помех

У снижается во столько же раэ.

При этом цепь нагрузки и линии связи будут низкоомными. Следовательно, воздействие помех на линию связи будет еще меньше. Тем самым снижает25 ся погрешность дистанционных иэмере— ний малых токов бесконтактным методом.

Одновременное устройство позволяет сократить число витков первичных обмоток обычных трансформаторов с мно30 говитковыми первичными обмотками при заданных коэффициентах трансформации, что обеспечивает возможность

76 6 снижения погрешностей измерения малых токов на высоких частотах, где влияние межвитковой емкости первичной обмотки существенно ограничивает точность измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения тока, содержащее одновитковый трансформатор тока, усилитель и зажимы для подключе п я нагрузки, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что, с целью уменьшения погрешности дистанционного измерения малых токов, оно снабжено ийдуктивным делителем, при этом входы делителя и усилителя подключены параллельно к вторичной обмотке трансформатора тока, а выходные зажимы устройства для подключения нагрузки соединены с потенциальными выходами усилителя и индуктивного делитеЛя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бачурин Н.Н. Трансформаторы тока. "Энергия", 19б4.

2. Гордиенко В.М. и др. Измерение низкочастотных вихревых электрических полей. "Наукова Думка", Киев, 1975, 3. Заявка Японии Р 52-7975 от

05.07.77. кл. 56 В 142.

ВНИИПИ Заказ 5879/48 Тираж 784 Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород. ул. Проектная, 4