Способ для измерения постоянной составляющей переменного тока и устройство для его осуществления

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«н789771 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл.3 (22) Заявлено 060275 (21) 2102935/18-21 с присоединением заявки 89 (23) Приоритет

G 01 R 19/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 231280. Бюллетень Но 47

Дата опубликования описания 23. 12. 80 (53) УДК 621. 317..7(088.8) (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННОЙ СОСТАЗЛЯЮЩЕЙ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к измерениям, в частности предназначено для фиксации и измерения постоянной сос тавляющей в переменном токе, например в токе источников питающих различные преобразователи, в элементах систем переменного тока в установившихся и переходных режимах.

Известны способы измерения пос- 10 тоянных составляющих в переменном токе, основанные на измерении изменений индуктивности одной из обмоток ферромагнитного трансформатора . при пропускании постоянного тока по f5 другой его обмотке (1) .

Однако этот способ может использоваться только для определения величины постоянной составляющей тока утечки в подшипниках крупных элек-, ф трических машин.

Известно устройство для измерення переменной и постоянной составляющнх тока высокого напряжения на линиях совместной передачи, реализующее 25 способ, основанный на преобразовании измеряемого тока линии магнито-Мо дуляцнонными датчиками с измерительной двухканальной схемой, канал которой, предназначенный для виде- 30 ления постоянной составляющей, собран на фильтре второй гармоники (21.

Этот способ применим только для линии совместной передачи и обладает низкой точностью.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ для измерения постоянной составляющей переменного тока, основанный на трансформации измеряемого синусоидального первичного тока с помощью линейного трансформатора тока, имеющего одну первичную и одну вторичную обмотку и работающего на нелинейную нагрузку, по форме вторичного тока в которой судят .о первичном токе (3) .

Однако трансформация измеряемого сннусоидального первичного тока во вторичную цепь, содержащую нелинейную нагрузку, затрудняет получение достоверной информации о величине постоянной составляющей, содержащейся в первичном токе, из-за трудностей в оценке изменений вторичного тока, соответствующих данному значению величины постоянной составляющей, содержащейся в первичном токе.

789771

Цель изобретения — повышение точности измерения постоянной составляющей переменного тока.

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения постоянной составляющей переменного тока, основанном на трансформировании его в нелинейную форму и оценке формы полученного тока, трансформируют отдельно положительные и отрицательные полуволны контролируемого тока,вы- © деляют равные по площади части этих полуволн и, сравнивая их по форме, определяют величину постоянной составляющей.

Для реализации укаэанного способа

Ь устройстве, содержащем ферромаг- 1$ нитный трансформатор тока, нагрузку и нелинейные элементы односторонней проводимости, например, последовательно соединенные диод И стабилитрон, трансформатор тока выполнен с двумя Я вторичными обмотками, одни выводы которых соединены со своими нелинейными элементами, вторые выводы соединены между собой и с нагрузкой, которая своим вторым выводом соединена с общим выводом нелинейных элементов обеих обмоток.

На фиг. 1 приведен пример устройства, реализующего способ; на фиг. 2 — характеристика намагничивания; на фиг. 3 — график измеряемого тока, содержащего постоянную составляющую.

Устройство состоит из трансформатора 1 тока, имеющего одну первичную 2 и две вторичные обмотки 3 и 4, подключенные через нелинейные элементы 5-8 противоположной полярности к активной нагрузке 9.

В качестве нелинейных элементов

5-8 могут быть использованы, напри- 40 . мер, стабилитрон и диод. Во многих случаях можно обойтись и без стабилитрона, роль которого будет выполнять диод, пропускающий ток в прямом направлении, при этом роль напряжения 4 стабилизации стабилитрона выполняет прямое падение напряжения на диоде.

Рассмотрим вначале работу устройства при закороченных нелинейных элементах б, 8 и 5, 7, т.е. таких, в которых прямое сопротивление равно нулю, а обратное бесконечно велико.

Во время работы на линейном участке характеристики (фиг.2) в пределах (-Ч ) †(Ч ),например, при положительной полуволне измеряемого тока, вторичный ток полностью повторяет первичный (незначительной разницей между ними, равной току намагничивания на этом интервале работы устройства пренебрегаем).

Таким образом, на участке (фиг.3)

О-с„, вторичный ток протекает по вторичной обмотке 3.

В момент t происходит насыщение сердечника и вторичный ток становится равным нулю. Площадь

S. = 5 1 i ° R dt = 2 1, где R — ак0 . H н тивная нагрузка 9. После момента до момента t весь первичный ток явк ляется током намагничивания и рабоI та устройства происходит на горизонтальном участке кривой намагничивания.

В момент t, после изменения полярности первйчного тока, вступает в работу другая вторичная обмотка

4 и на участке t -t опять происхо3 дит трансформация первичного тока.

В момент t сердечник вновь насыщается и вторичный ток становится равным О. Площадь S =S i йдМ 2 — tü.

Так как S„ =S, то в цепи йагрузки (Rä)никакой постоянной составляющей протекать не будет.

Хотя площади 5 и 5 оказываются одинаковыми, форма площадок 5„ и

S различна. S„ — составляющая большей полуволне первичного тока имеет узкое основание (О-с ) и значительную высоту, в то время как 5 — соответствующая меньшей полуволне вторичного тока имеет широкое основание (t -t ) и небольшую высоту.

2.

Это различие в формах вторичного тока (или в некотором масштабе напряжения на нагрузке) определяется только наличием постоянной составляющей в первичном токе. При ., =О, формы S, и 5, будут идентичнй (фиг.3).

При включении в схему элементов б и 8 (которые до сих пор предполагали закороченйыми), работа устрой.— ства будет происходить подобным же образом, но вольтсекундные площади, ограниченные моментами насыщения,уже не будут равны. Это объясняется тем, что теперь из напряжения на нагрузке .(в некотором масштабе это заштрихованные площадки S, и 5 на фиг.3) в течение прохождения вторичного тока вычитается напряжение стабилитрона.

Но так как длительность импульсов вторичного тока различной полярности разная О-t,, не равно с -t>, то и вольтсекундные площади, обусловленные прохождением тока через стабилитроны, будут различные.ПоэтоМу, в результате включения стабилитронов площади S„ и 5 уменьшатся на различную величину, тем большую, чем большая постоянная составляющая содержится в первичном токе.

Таким образом-, в сопротивлении активной нагрузки 9 с помощью интегратора, например магнитоэлектрического прибора, может быть измерена постоянная составляющая первичного гока.

Работа устройства не зависит от числа витков обмоток трансформатора тока.

789771

Составитель В. Латиаев

Техред М.Петко Корректор Л Иван

Редактор Г. Волкова

Заказ 9026/39 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Данный способ для измерения постоянной составляющей переменного тока и устройство для его осуществления позволяет существенно увеличить точность информации о величине и знаке постоянной составляющей в первичном токе, ибо доля постоянной составляющей в выделенным частях ука . занных полуволн существенно вью, чем во всем вторичном токе, получаемом при обычной трансформации.

Формула изобретения

1. Способ измерения постоянной составляющей переменного тока,основанный на трансформировании его в нелинейную форму и оценке формы полученного тока, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, трансформируют отдельно положительные и отрицательные полуволны контролируемого тока, выделяют равные по площади части этих полуволн и, сравнивая их по форме,определяют величину постоянной составляющей.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее ферромагнитный трансформатор тока, нагрузку и нелинейные элементы односторонней проводимости, например, последовательно соединенные диод и стабилитрон, .о т л и ч а ю щ е е с я тем, что трансформатор тока выполнен с двумя

-вторичными обмотками, одни выводы которых соединены со своими нелинейны 9 ми элементами, вторые выводы соединены между собой и с нагрузкой, которая своим вторым выводом соединена с общим выводом нелинейных элементов обеих обмоток.

1$ Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР В 205944, кл, G 01 R 19/26, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

Я t9 127745 K . G 01 R 19/16, 1959.

3. Казанский В.Е. Трансформаторы тока в схемах релейной защиты. М., "Энергия", 1969, с. 50-51.