способ измерения больших токов

Формула изобретения

Способ измерения больших токов, основанный на применении разветвителей тока, представляющих собой три калиброванных проводника, включенных через трансформатор, отличающийся тем, что проводники разветвителя проходят через "окно" трансформатора тока встречно-параллельно, образуя первичную обмотку трансформатора тока, и создают результирующий магнитный поток, пропорциональный разности магнитных потоков, создаваемых токами ветвей разветвителя, причем проводники имеют одинаковое сечение, в линейных зажимах закреплены неразборно, что исключает влияние переходных сопротивлений при присоединениях, а значение тока определяют по формуле

I=3К_нi₂,

где К_н - коэффициент трансформации трансформатора тока;

i₂ - ток вторичной обмотки трансформатора тока.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности для измерения, контроля, обработки и передачи информации о больших величинах переменного тока, можно использовать в измерительной технике, в частности для измерения больших переменных токов, используемых в различных областях промышленности.

Известен способ измерения переменного тока с помощью датчика [1] тока, включающего по крайней мере два проводника из числа указанных включенных параллельно проводников, которые проходят раздельно через отверстия выполненного из магнитомягкого материала второго магнитного сердечника так, что магнитные потоки, наводимые в указанном втором магнитном сердечнике двумя долями измеряемого тока, протекающими соответственно по указанным двум проводникам, направлены встречно и компенсируют друг друга.

Недостатком данного способа является то, что данным способом можно измерить только малые токи.

Известен способ измерения больших постоянных токов [2], в котором предлагается получать информацию о токе по результатам измерений напряженности или индукции магнитного поля в n отдельных точках, располагая их но контуру вокруг шин с током, причем форма контура выбирается либо круглой, либо квадратной. В последнем случае точки располагаются в середине каждого интервала, получающегося после разбиения каждой стороны на n/4 частей. Количество точек при этом выбирается равным от 12 до 20.

Известен способ измерения больших постоянных токов [3]. С выхода пояса Роговского аналоговый сигнал поступает на преобразователь напряжение-частота, преобразуется в частоту импульсов, после чего последние суммируются с помощью счетчика.

Недостатком данных способов является то, что они предназначены для измерения больших, но только постоянных токов.

Ближайшим аналогом является способ измерения больших токов без применения измерительных трансформаторов [4], основанный на применении разветвителей тока, когда через измерительную цепь протекает лишь часть общего тока, подлежащего измерению. Разветвитель тока представляет собой 2, 3 или n одинаковых проводников, включенных таким образом, что через измерительное устройство протекает 1/2, 1/3 или 1/n часть общего тока, причем лишь один подключен к цепям измерения устройства или пропущен через внешний измерительный трансформатор тока. Сечение каждого из проводников выбирают из расчета протекания 1/2, 1/3 или 1/n части общего тока в течение времени, соответствующего заданному режиму измерения.

Недостатком прототипа является наличие большого количества проводников и большого числа контактных соединений, увеличивающих ошибки в измерениях.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа, позволяющего расширить функциональные возможности в направлении увеличения предела измеряемых токов, существующих измерительных трансформаторов и снизить погрешности измерения большого тока.

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе измерения больших токов, основанном на применении разветвителей тока, представляющих собой три калиброванных проводника, включенных через трансформатор, проводники разветвителя проходят через “окно” трансформатора тока встречно-параллельно, образуя первичную обмотку трансформатора тока, и создают результирующий магнитный поток, пропорциональный разности магнитных потоков, создаваемых токами ветвей разветвителя, причем проводники имеют одинаковое сечение, в линейных зажимах закреплены неразборно, что исключает влияние переходных сопротивлений при присоединениях, а значение тока определяют по формуле:

I=3K_нi₂,

где K_н - коэффициент трансформации трансформатора тока;

i₂ - ток вторичной обмотки трансформатора тока.

Преимуществом данного способа является следующее:

- в измерении участвуют все проводники, и исключается ошибка, вызванная изменением переходных сопротивлении в контактах в случае применения отдельных проводников для сборки измерительных схем;

- возможность выполнить отдельным устройством с фиксированным значением коэффициента трансформации (К=1200 в случае применения трансформатора типа УТТ-6М) и вторичным током 5 А;

- возможность калибровки с гарантированной точностью измерения.

Способ осуществляется следующим образом.

Метод основан на применении разветвителя тока, состоящего из трех одинаковых проводников. Схема подключения проводников показана на чертеже, где 1 - проводники разветвителя (первичная обмотка трансформатора тока), 2 - ферромагнитный сердечник трансформатора тока, 3 - вторичная обмотка трансформатора тока, Л₁ и Л₂ - линейные (генераторные) зажимы разветвителя тока, I₁ I₂, I₃ - токи в ветвях разветвителя, Ф₁, Ф₂, Ф₃ - магнитные потоки, создаваемые токами ветвей разветвителя, U₁, U₂ - зажимы вторичной (измерительной обмотки) трансформатора тока, i₂ - ток вторичной (измерительной обмотки, А - амперметр.

Суммарный ток I в точках Л₁ и Л₂ равен:

где

Проводники разветвителя проходят через “окно” трансформатора тока встречно-параллельно и создают магнитные потоки, пропорциональные ампервиткам разветвителя

I₁·W₁=Ф₁, I₂·W₂=Ф₂, I₃·W₃=Ф₃,

W₁=W₂=W₃=1,

но результирующий поток равен

т.е. результирующий поток равен потоку, созданному током одной ветви.

Номинальное значение коэффициента трансформации трансформатора тока

Для определения значения тока справедливо

Т.e. показания амперметра нужно умножить на 3 К_н.

Пример

При коэффициенте трансформации K_н для номинальных значений трансформатора тока

Для определения значения тока справедливо

I=3K_нi₂=3·400·i.

Т.е. показания амперметра А нужно умножить на 3K_н=1200.

Предлагаемый способ позволяет увеличить предел измеряемых переменных токов, существующих измерительных трансформаторов и снизить погрешности измерения.

Источники информации

1. Патент РФ 2138824, G 01 R 19/00, G 01 R 19/22, 1999.

2. Патент РФ 2108589, G 01 R 19/00, 1998.

3. Патент РФ 2156981, G 01 R 19/00, 2000.

4. Комплектное испытательное устройство "Сатурн-М", "Сатурн-M1". Техническое описание, инструкция по эксплуатации, паспорт. Научно-производственная фирма "Радиус", с. 30-31 (прототип).