SU1661652A1

SU1661652A1 - Измерительный преобразователь тока в напр жение

Info

Publication number: SU1661652A1
Application number: SU884430559A
Authority: SU
Inventors: Александр Николаевич Баранов; Владимир Ульянович Кизилов
Original assignee: Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина
Priority date: 1988-05-23
Filing date: 1988-05-23
Publication date: 1991-07-07

Abstract

Изобретение относитс к электроизмерительной технике и может быть использовано в качестве преобразовател переменного тока в переменное напр жение с гальванической разв зкой цепей. Измеренный ток подаетс в первичные обмотки трансформаторов 1 тока и 4.1-4.N. Выходной сигнал трансформаторов тока преобразуетс операционным усилителем 2 с резистором 3 обратной св зи. Погрешность трансформатора 1 тока и каждого из трансформаторов 4.1-4.N тока компенсируетс с помощью компенсирующих двухполюсников 5.1 и 5.2-5.N.

Description

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в различных устройствах, где необходимо преобразование переменного тока в пропорциональное переменное напряжение с гальванической развязкой вход- , ной и выходной.цепей, в частности в качестве устройства ввода тока измерительных преобразователей тока, мощности, счетчиков электроэнергии.

Целью изобретения является повышение точности преобразования.

На фиг.1 приведена принципиальная схема преобразователя в случае применения одного звена компенсации; на фиг.2 то же, с заданным числом звеньев компенсации.

Измерительный преобразователь содержит (фиг.1) первый трансформатор 1 тока, операционный усилитель 2, резистор 3 обратной связи, второй трансформатор 4 тока и компенсирующий двухполюсник 5.

При этом первичные и вторичные обмотки трансформаторов 1 и4тока включены последовательно, крайние выводы первичных обмоток соединены с клеммами для подачи измеряемого тока, первый вывод вторичных обмоток соединен синвертирующим входом операционного усилителя 2 и первым выводом резистора 3 обратной связи, второй вывод которого соединён с выходом операционного усилителя, служащим выходом устройства. Второй вывод вторичных обмоток и неинвертирующий вход операционного усилителя соединены с общей шиной. Между средней точкой вторичных обмоток и общей шиной включен компенсирующий двухполюсник 5.

Полагая операционный усилитель идеальным, поясним эффект повышения точности. Вторичные обмотки трансформаторов 1 и 4'включены так, что в случае различия в величине коэффициентов трансформации через двухполюсник 5 протекает, ток Δΐ, равный разности вторичных токов Ц и Ц*. Рассмотрим случай, когда коэффициент трансформации трансформатора 1 больше коэффициента трансформации трансформатора 4, т.е. Ц < 1г¹. Подбирая сопротивление двухполюсника, можно добиться того, что падение напряжения на нем, обусловленное током Δ f, становится равным падению напряжения на вторичной обмотке трансформатора 1, которое обусловлено током (г. Поскольку l₂ < I2¹ суммарное напряжение на вторичной обметке трансформатора 1 оказывается равным нулю, т.е. его магнитопровод не перемагничивается.

Отсутствие перемагничивания, т.е. существенное снижение индукции в магнитопроводе, можно проиллюстрировать следующим образом. Положим, что нели5 нейные искажения, вносимые трансформаторами, малы, т.е, оперируют только эффективными значениями токов и индукций. Используя известное выражение для величины максимальной индукции, опреде10 ляют индукции B_mi и В_тг в магнитопроводах каждого из трансформаторов в соответствии с законом Кирхгофа для каждого из контуров:

_ 12 Г2 - Δ I Rk М

4,44 w₂fS ' _Bm2 = 12_r2_r_Aj_Rk . ф

4,44 W2 f S

2Q где I? и Ц - вторичные токи трансформаторов 1 и 4;

Г2 и Г2¹ - активные сопротивления вторичных обмоток трансформаторов;

Rk ~ сопротивление компенсирующего 25 двухполюсника;

W2 и W2¹ - числа витков вторичных обмоток;

f- частота перемагничивания;

S - площадь речения магнитопровода.

Как видно из выражений (1) и (2), падение напряжения на компенсирующем двухполюснике AIRk. приводит к снижению уровня индукции в трансформаторе 1 и повышению в трансформаторе 4, Если обеспе25 чить равенство !ггг = AIRk. тогда B_mi = 0, т.е. магнитопровод не перемагничивается.

В действительности в рассмотренном случае полной компенсации добиться не удается. В основном это обусловлено тем, 40 что трансформатор 4, работая при значительном уровне индукции, имеет некоторую фазовую погрешность, и падения напряжения на компенсирующем двухполюснике и на вторичной обмотке трансформатора 1 . оказываются сдвинутыми по фазе. Кроме того, погрешности трансформаторов нелинейно зависят от величины первичного тока. Лучшей компенсации можно достичь, используя двухполюсник, содержащий как ак50 тивный, так и реактивный элементы, .

Поскольку фазовый сдвиг вторичного тока трансформатора 4, обусловленный током намагничивания, имеет индуктивный характер, для компенсации должен быть использован двухполюсник из параллельно включенных резистора и конденсатора.

Таким образом, суть предлагаемой компенсации заключается в следующем. Сам по себе трансформатор тока имеет довольно малую погрешность и падение напряжения от вторичного тока на сопротивлении вторичной обмотки в первом приближении пропорционально первичному току, Это падение напряжения может быть.скомпенсировано падением напряжения на дополнительном двухполюснике другим током, который также пропорционален первичному току, В предлагаемой схеме это разность токов Ц¹ и Ц, При этом вторичный ток компенсируемого трансформатора точнее соответствует первичному току, Остающаяся некомпенсация составляет примерно тот же процент, что и погрешность компенсирующего трансформатора, но уже от величины этой погрешности. Так пои погрешности компенсирующего трансформатора 5% получают погрешность примерно 0,25%.

Если аналогично о помощью третьего трансформатора тск:: и второго компенсирующего двухполюсника скомпенсировать трансформатор 4, то точность преобразования повышается, так как компенсация трансфог.матора 1 осуществляется током, который точнее соответствует первичному току. Число элементов по этому правилу можно увеличивать до достижения заданной точности.

В данном случае в преобразователь (фиг.2) введены дополнительные трансформатор 6 тока, первичная обмотка которого включена последовательно согласно с первичной обмоткой трансформатора 4 тока, начало вторичной обмотки соединено с концом вторичной обмотки трансформатора 4 тока, а конец - с общей точкой схемы, и компенсирующий двухполюсник, подключенный к началу вторичной обмотки дополнительного трансформатора S тока и общей точке схемы.

Claims

Формула изобретения

1. Измерительный преобразователь тока в напряжение, содержащий первый трансформатор тока, первый вывод первичной обмотки которого соединен с первой входной клеммой, операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, выход операционного усилите ля через резистор обратной связи соединен с его инвертирующим входом, первый вывод вторичной обмотки трансформатора тока соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, выход которого соединен с выходной клеммой, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышенияточности преобразования, в неге· введены второй трансформатор тока и компенсирующий двухполюсник, причем первый вывод первичной обмотки второго трансформатора тока соединен с вторым выводом первичной обмотки первого трансформатора тока, второй вывод первичной обмотки второго трансформатора тока соединен с второй входной клеммой, первый вывод вторичной обмотки второго трансформатора тока соединен с вторым выводом вторичной обмотки первого трансформатора тока, а втооой вывод вторичкой обмотки второго трансформатора тока соединен с общей шиной, к которой подключен также первый вывод компенсирующего двухполюсника, второй вывод которого подключен к точке соединения выводов вторичных обмоток первого и второго трансформаторов тока.
2. Преобразователь по п.1, о т л и ч а ющ -и й с я тем, что е него дополнительно введены трансформатор тока и компенсирующий двухполюсник, первый вывод первичной обмотки дополнительного трансформатора тока соединен с вторым выводом второго трансформатора тока, второй вывод первичной обмотки дополнительного трансформатора тока соединен с второй входной клеммой, первый вывод вторичной обмотки дополнительного трансформатора тока соединен с вторым выводом вторичной обмотки второго трансформатора тока, второй вывод вторичной обмотки дополнительного трансформатора тока соединен с общей шиной, с которой соединены также первый вывод дополнительного компенсирующего двухполюсника, второй высод которого соединен с соответствующей точкой соединения первого вывода вторичной обмотки дополнительного введенного трансформатора тока.