Статический датчик активного тока

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<1>855515

К АВТОРСКОМУ СВИДИ П!ЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 240979 (21) 2837947/18-21 (51)М. Кл З с присоединением заявки Йо

G 01 R 19/06

Госурарствениый аоиитет

ССС Р по делам изобретений н открмтий (23) Приоритет—

М) НВ 621. 317. .7(088.8) Опубликовано 15.0881. Бюллетень Й9 30

Дата опубликования описания 18.0881 (72) Авторы изобретения

1 1 (1

В.М. Шевцов и Ю.Я. Лямец (71) Заявитель (54) стлтический длтчик лктивного ТоКА

Изобретение относится к области электрических измерений и релейной защиты энергосистем и может быть использовано в статических реле активного (реактивного) тока, реле обратной мощности и других.

Известны статические датчики активного тока, содержащие последовательно соединенные фазочувствительный 0 элемент и интегрирующий элемент, среднее значение напряжения которого пропорционально активной составляющей синусоидального тока i(.t): т

Ч - — t U (t)dt = 15 о Т Вых о

= К icos 4 = K J d.

1 1

Фазо4увствительный элемент в таких датчиках — диодный или транзистор- 20 ный $1) .

Недостатками данных датчиков активного тока на диодах и тразисторах являются низкая чувствительность, не- высокая точность, температурная нестабильность, большое потребление по цепи измеряемого тока и незначительная выходная мощность.

Известен также датчик активного тока; содержащий измерительный преоб- 30 разователь синусоидального тока, промежуточный трансформатор с двумя вторичными обмотками, источник постоянного тока и два одинаковых преобразовательных канала, каждый из которых состоит из соединенных последовательно и подключенных к своему выходу измерительного преобразователя синусоидального тока, интегрального прерывателя, зарядного резистора и общего для обоих каналов выходного сглаживающего конденсатора, управляющий вход интегрального прерывателя каждого канала через токоэадающий резистор подключен к соответствующей вторичной обмотке промежуточного трансформатора, параллельно управляющему входу интегрального прерывателя подключен диод 323 .

Однако такие датчики обладают недостаточной точностью при малых входных токах из-эа остаточного напряжения на прерывателе во входной цепи и ограниченной выходной мощностью.

Кроме того, при исчезновении напряжения управления ключа на выход поступает ложный переменный сигнал, что требует дополнительной отстройки схемы от этой помехи и вызывает погрешность измерения.

855515

Цель изобретения — повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что н датчик, содержащий измерительный преобразователь синусоидального тока, промежуточный трансформатор с двумя вторичными обмотками, источник постоянного тока и два одинаковых преобразовательных канала, каждый из которых подключен к своему выходу измерительного преобразователя синусоидального тока и состоит из соединенных последовательно интегрального прерывателя, зарядного резистора и общеro для обоих каналов выходного сглаживающего конденсатора, управляющий вход интегрального прерывателя каждого преобразовательного канала через токозадающий резистор подключен к соответствующей вторичной обмотке промежуточного трансформатора, параллельно управляющему входу инте- Щ грального прерынателя подключен диод, в каждый преобразовательный канал введен операционный усилитель, причем выходы измерительного преобразователя синусоидального тока подключены к инвертирующим входам операционных усилителей, а параллельно резистору отрицательной обратной связи операционного усилителя подключен выход интегрального прерывателя, при— чем управляющие входы последних через два симметрирующих резистора в каждом преобразовательном канале подключены к источнику постоянного тока, а выходы операционных усилителей через зарядные резисторы подключены к выходному сглаживающему конденсатору.

На чертеже представлена принципиальная схема двухполупериодного варианта датчика активного тока.

Схема содержит измерительный пре- 40 образонатель 1 синусоидального тока, разные выходы которого присоединены к иннертйрующим входам двух операционных усилителей 2 и .3, интегральные прерыватели 4 и 5, резисторы 6 и 7 отрицательной обратной связи, диоды S и 9, промежуточный трансформатор 10, дна токозадающих резистора

11 и 12 в цепи управления прерынателей, четыре симметрирующих резистора 13 — 16, соединенных с источником 17 постоянного напряжения, выходной сгла— живающий конденсатор 18 и зарядные резисторы 19 и 20. Элементы 2, 4, 6, 8, 12, 15, 16 и 20 образуют один преобразовательный канал, а элементы 3, 5, 7ф 9, 11, 13, 14 и 19 — другой.

Датчик работает следующим образом.

При наличии на входе схемы контролируемого синусоидального тока 1() и отсутствии коммутирующего перемен- Щ ного напряжения 0(t) оба прерывателя

4 и 5 открыты током источника 17 постоянного напряжения, их выходное сопротивление равно нулю и на выходе операционных усилителей 6 и 7 напряжение также равно нулю. В режиме измерения в положительный полупериод коммутирующего напряжения 0{t) запирается прерыватель 4 и на выходе операционного усилителя 2 появляется напряжение

0 = + K„(i)t (О < t < Т/2), а н отрицательный полупериод запирается прерыватель S и усиливает операционный усилитель 3

0,1 = -Kgl (t) (Т/2 < t < Т)

Результирующее напряжение, поступающее с операционных усилителей 2 и 3 на выходной сглажинающий конденсатор

18, пропорционально суммарному напряжению

0 = UÄ + Ug = К !(t)- sign 0(t).

На выходе схемы после "сглаживания" формируется постоянная составляющая, пропорциональная активной составляющей входного тока T

3Âь1ъ{ Т ) <4i(t)sign U{t)dt

0

К ДСО5 Ч = К 1с(.

Диоды 8 и 9 ограничивают обратное напряжение на входе прерывателей.

Поскольку управление операционных усилителей 2 и 3 осуществляется в цепи обратной связи, измерительный сигнал поступает непосредственно на входы операционных усилителей. В устройстве можно установить значительный коэффициент усиления, получить требуемую выходную мощность, при этом возможно использование маломощного датчика 1 измеряемого тока. В однополупериодном варианте число элементон в схеме датчика уменьшается ндное.

Отсутствие ключей но входной цепи исключает систематическую погрешность за счет остаточного напряжения и сущестненно повышает точность датчика при малых уровнях измеряемых токов.

Поскольку в предлагаемой схеме соотношение сопротивлений во входной цепи и цепи обратной связи ничем не лимитируется, коэффициент усиления каскадон на операционных усилителях может быть выбран значительным и выходная мощность датчика может быть выбрана любой в пределах допустимой мощности используемых в нем операционных усилителей, кроме того, удается значительно снизить потребление но входных цепях. В предлагаемой схеме исчезновение переменного напряжения не приводит к появлению ложного сигнала на выходе, так как оба аналоговых ключа открыты источником постоянного напряжения. Применение предлагаемого датчика, имеющего высокую точность, значительную выходную мощность и незначительное потребление по цепи входного тока, в серийных реле дает возможность сущест855515

Формула изобретения йх(Ю

ВНИИПИ Эаказ 6898/62 Тираж 732 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 венно улучшить параметры последних и расширить их область применения.

В результате этого повьыается качество реле и их конкурентоспособность.

Предлагаемый статический датчик активного тока может использоваться также в модулях комплектной защиты синхронных генераторов.

Статический датчик активного тока, содержащий измерительный преобразователь синуссидального тока, промежуточный трансформатор с двумя вторичными обмотками, источник постоянного 15 тока и два одинаковых преобразовательных канала, каждый из которых подключен к своему выходу измерительного преобразователя синусоидального тока и состоит из соединенных последова-,ф тельно интегрального прерывателя, зарядного резистора и общего Лля обоих каналов выходного сглаживающего конденсатора, управляющий вход интегрального прерывателя каждого преобразова- тельного канала через токозадающий резистор подключен к соответствукцей вторичной обмотке промежуточного трансформатора, параллельно управляющему входу интегрального прерывателя.. подключен. диод, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, в каждый преобразовательный канал введен операционный усилитель, причем выходы измерительного преобразователя синусоидального тока подключены к инвертирующим входам операционных усилителей, а параллельно резистору отрицательной обратной связи операционного усилителя подключен выход интегрального прерывателя, причем управлякщие входы последйих через два симметрирующих резистора в каждом преобразовательном канале подключены к источнику постоянного тока, а выходы операционных усилителей через зарядные резисторы подключены к выходному сглаживающему конденсатору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 298988, кл. Н 02 J 3/46, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

9 431458, кл. G 01 К 19/00, 1972 (прототип).