RU100291U1

RU100291U1 - INTEGRATED MEASURING CONVERTER OF CURRENT AND VOLTAGE PARAMETERS WHEN OPERATING ELECTRICAL EQUIPMENT OF VARIOUS PURPOSE

Info

Publication number: RU100291U1
Application number: RU2010102160/28U
Authority: RU
Inventors: Александр Гургенович Сукиязов; Борис Николаевич Просянников; Григорий Борисович Просянников; Владимир Валерьевич Лозовский; Андрей Расимович Рашитов; Роман Геннадьевич Шлеев; Рустам Валерьевич Алекперов
Priority date: 2010-01-25
Filing date: 2010-01-25
Publication date: 2010-12-10

Abstract

Комплексный измерительный преобразователь параметров токов и напряжений при работе электрооборудования различного назначения, содержащий первичную обмотку в виде токоподводящего (фазового) провода и вторичную обмотку, размещенную на торроидальном сердечнике, охватывающем первичную обмотку (индукционный преобразователь тока), отличающийся тем, что в него введены емкостный датчик потенциала, состоящий из двух коаксиальных цилиндров, по оси которых проходит фазовый провод, при этом емкостный датчик потенциала конструкционно объединен с индукционным преобразователем тока и образует с ним комплексный чувствительный элемент, дифференцирующее устройство, вход которого подключен к выходу вторичной обмотки индукционного преобразователя тока, а выход - к измерительному разъему, интегрирующее устройство, вход которого подключен к выходу вторичной обмотки индукционного преобразователя тока, а выход - к измерительному разъему, три узкополосных фильтра, настроенных на частоты fc, 2fc и 3fc, где fc - частота питающего электрооборудование напряжения, входы которых подключены к выходу вторичной обмотки индукционного преобразователя тока, а выходы - к измерительному разъему, выход емкостного датчика потенциала подключен к измерительному разъему, при этом все перечисленные устройства размещены в диэлектрическом корпусе (кожухе) и подключаются посредством входного и выходного разъемов между источником питания и электрооборудованием переменного тока. A complex measuring transducer of current and voltage parameters during the operation of electrical equipment for various purposes, containing a primary winding in the form of a current-carrying (phase) wire and a secondary winding located on a toroidal core covering the primary winding (induction current transducer), characterized in that a capacitive sensor is introduced into it potential, consisting of two coaxial cylinders, along the axis of which the phase wire passes, while the capacitive potential sensor is structurally integrated with an induction current transducer and forms with it a complex sensing element, a differentiating device, the input of which is connected to the output of the secondary winding of the induction current transducer, and the output to the measuring socket, an integrating device, the input of which is connected to the output of the secondary winding of the induction current transducer, and the output is to the measuring connector, three narrow-band filters tuned to the frequencies fc, 2fc and 3fc, where fc is the frequency of the voltage supplying the electrical equipment, the inputs of which are connected to the output to the secondary winding of the induction current transducer, and the outputs to the measuring socket, the output of the capacitive potential sensor is connected to the measuring socket, while all of the above devices are placed in a dielectric housing (casing) and are connected through the input and output connectors between the power source and AC electrical equipment.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к областиThe proposed utility model relates to

электроизмерительной техники и может быть использована для бесконтактного измерения параметров токов и напряжений при работе электрооборудования различного назначения.electrical equipment and can be used for non-contact measurement of currents and voltages during operation of electrical equipment for various purposes.

Известно устройство - датчик магнитного поля (А.С. СССР №830258, G01R 33/02, 1981 г.), содержащий вакуумный баллон с размещенным в нем плоским катодом и двумя составными анодами. Недостатком этого устройства является сложность конструкции и технологии изготовления и применения по назначению.A device is known - a magnetic field sensor (AS USSR No. 830258, G01R 33/02, 1981), containing a vacuum cylinder with a flat cathode placed in it and two composite anodes. The disadvantage of this device is the complexity of the design and manufacturing technology and intended use.

Известно устройство - магниточувствительный измерительный преобразователь (Патент на ПМ №73088, G01R 33/02, 2008 г.), содержащий баллон из диэлектрического материала, в котором размещаются коаксиальные анод и катод, в цепь питания которого включен регулируемый стабилизатор тока, обеспечивающий повышение чувствительности при измерении параметров магнитного поля. Недостатком этого устройства является сложность конструкции и технологии проведения измерений.A device is known - a magnetosensitive measuring transducer (Patent for PM No. 73088, G01R 33/02, 2008), containing a cylinder of dielectric material, which houses a coaxial anode and cathode, in the power circuit of which is included an adjustable current regulator, which increases sensitivity at measuring magnetic field parameters. The disadvantage of this device is the complexity of the design and measurement technology.

Наиболее близким по техническому исполнению к предлагаемому преобразователю является однофазный индукционный преобразователь тока на основе трансформатора с нагрузкой (Казанский В.Е. Измерительные преобразователи тока в релейной защите. - М: Энергоатомиздат, 1988, с.9-14), который представляет собой общую первичную обмотку в виде шины (w₁=1) и две вторичных обмотки, размещенных на торроидальных сердечниках. Недостатком данного устройства является низкая технологичность проведения измерения параметров тока, сложность подключения преобразователя в измеряемую цепь, пониженная безопасность при проведении измерений.The closest in technical design to the proposed converter is a single-phase induction current converter based on a transformer with a load (V. Kazan. Measuring current converters in relay protection. - M: Energoatomizdat, 1988, pp. 9-14), which is a common primary winding in the form of a bus (w ₁ = 1) and two secondary windings located on the toroidal cores. The disadvantage of this device is the low manufacturability of the measurement of current parameters, the complexity of connecting the transducer to the measured circuit, reduced safety during measurements.

Заявляемая полезная модель направлена на повышение технологичности и безопасности проведения измерения параметров контролируемого тока, упрощения методики проведения измерения, а также расширения возможностей использования результатов измерения за счет преобразования измеренного сигнала в удобные для последующего анализа сигналы.The inventive utility model is aimed at improving the manufacturability and safety of measuring the parameters of the controlled current, simplifying the measurement procedure, as well as expanding the possibilities of using the measurement results by converting the measured signal into signals convenient for subsequent analysis.

Сущность полезной модели состоит в том, что устройство содержит измерительный индукционный преобразователь тока (ИПТ), выполненный в виде обмотки на торроидальном ферромагнитном сердечнике, надетом на фазовый токоподводящий провод между источником питания и контролируемым электрооборудованием. При этом выводы вторичной обмотки ИПТ подключены к интегрирующему и дифференцирующему устройствам, а также к трем узкополосным фильтрам, настроенным на частоты fc, 2fc и 3fc, где fc - частота питающего электрооборудование напряжения. Кроме того, устройство снабжено емкостным датчиком потенциала (ЕДП) фазового токопровода, выполненного в виде двух коаксиальных цилиндров, по оси которых проходит фазовый провод. Наружный цилиндр заземлен, а внутренний является чувствительным элементом. ЕДП коаксиально размещен внутри обмотки ИПТ; совместно преобразователи образуют комплексный чувствительный элемент. Выходы обоих датчиков, а также всех преобразовательных звеньев выведены на разъем управления, размещенный с целью обеспечения электробезопасности на диэлектрическом корпусе (кожухе).The essence of the utility model is that the device contains a measuring induction current transducer (IPT), made in the form of a winding on a toroidal ferromagnetic core, worn on a phase current-conducting wire between the power source and the controlled electrical equipment. At the same time, the terminals of the secondary winding of the IPT are connected to integrating and differentiating devices, as well as to three narrow-band filters tuned to the frequencies fc, 2fc and 3fc, where fc is the frequency of the voltage supplying the electrical equipment. In addition, the device is equipped with a capacitive potential sensor (CES) of the phase conductor, made in the form of two coaxial cylinders, along the axis of which the phase wire passes. The outer cylinder is grounded, and the inner is a sensitive element. The EDP is coaxially placed inside the IPT winding; together, the transducers form a complex sensing element. The outputs of both sensors, as well as all the converter links, are output to a control connector, which is placed in order to ensure electrical safety on a dielectric casing (casing).

Сущность полезной модели пояснена чертежами, представленными на фиг.1 и фиг.2. На фиг.1 представлен комплексный чувствительный элемент, состоящий из торроидального ферромагнитного сердечника (4) с обмоткой (5) и емкостного датчика потенциала фазового провода, выполненного в виде двух коаксиальных цилиндров (2 и 3), расположенных внутри вышеупомянутого торроидального ферромагнитного сердечника (кольца) вдоль его оси. Комплексный чувствительный элемент (фиг.2) размещен (надет) на фазовом проводе на участке между источником электроэнергии (разъем XI) и контролируемым электрооборудованием совместно с преобразовательными звеньями - интегрирующим и дифференцирующим устройствами и узкополосными фильтрами в диэлектрическом корпусе (кожухе) (разъем Х2). Три узкополосных фильтра настроены на частоты fc, 2fc и 3fc, где fc - частота питающего электрооборудование напряжения. Выходы комплексного чувствительного элемента и всех преобразовательных звеньев выведены на разъем управления Х3, размещенный на диэлектрическом корпусе (кожухе).The essence of the utility model is illustrated by the drawings presented in figure 1 and figure 2. Figure 1 presents a complex sensing element consisting of a toroidal ferromagnetic core (4) with a winding (5) and a capacitive phase wire potential sensor made in the form of two coaxial cylinders (2 and 3) located inside the aforementioned toroidal ferromagnetic core (ring) along its axis. The integrated sensing element (Fig. 2) is placed (put on) on the phase wire in the area between the electric power source (XI connector) and the controlled electrical equipment together with the converter links - integrating and differentiating devices and narrow-band filters in a dielectric housing (casing) (X2 connector). Three narrow-band filters are tuned to the frequencies fc, 2fc and 3fc, where fc is the frequency of the voltage supplying the electrical equipment. The outputs of the integrated sensing element and all the converter links are output to the control connector X3, located on the dielectric housing (casing).

Измерительный преобразователь работает следующим образом. При питании электрооборудования ток, протекающий в токоподводящем проводе, индуцирует во вторичной обмотке ИП напряжение, пропорциональное первой производной магнитного потока dФ, при этом форма сигнала отражает кривую изменения тока, потребляемого электрооборудованием. Далее сигнал с выхода вторичной обмотки ИП w₂ подвергается преобразованию с помощью интегрирующего устройства (на выходе сигнал, пропорциональный Ф), дифференцирующего устройства (на выходе сигнал, пропорциональный ), а также спектральному разложению тремя узкополосными фильтрами (на выходе сигналы, пропорциональные U_fc, U_2fc и U_3fc соответственно). Сигнал с выхода емкостного датчика потенциала, пропорциональный напряжению сети и отражающий кривую изменения сетевого напряжения, также выводится на разъем Х3.The measuring transducer operates as follows. When powering the electrical equipment, the current flowing in the current-carrying wire induces a voltage proportional to the first derivative of the magnetic flux dF in the secondary winding of the IP, while the waveform reflects the curve of the current consumed by the electrical equipment. Next, the signal from the output of the secondary winding of the transmitter w _{2 is} subjected to conversion using an integrating device (output signal proportional to Ф), a differentiating device (output signal proportional to ), as well as spectral decomposition by three narrow-band filters (output signals proportional to U _fc , U _2fc and U _3fc, respectively). The signal from the output of the capacitive potential sensor, proportional to the network voltage and reflecting the curve of the mains voltage, is also output to connector X3.

Таким образом, с выходов двух измерительных преобразователей, размещенных в общем диэлектрическом корпусе (кожухе), подключенных в цепь между источником электрической энергии и контролируемым электрооборудованием, получен набор информационных сигналов, которые могут быть эффективно использованы для анализа режимов работы электрооборудования и оценки его технического состояния. Заявляемый универсальный комплексный преобразователь позволяет существенно упростить технологию проведения измерений, повысить безопасность выполняемых работ, а также расширить функциональные возможности в процессе бесконтактного контроля и диагностики технического состояния электрооборудования переменного тока за счет расширения перечня информационных сигналов.Thus, from the outputs of two measuring transducers located in a common dielectric casing (casing), connected to a circuit between an electric energy source and controlled electrical equipment, a set of information signals is obtained that can be effectively used to analyze the operating modes of electrical equipment and evaluate its technical condition. The inventive universal integrated converter can significantly simplify the measurement technology, increase the safety of the work performed, as well as expand the functionality in the process of contactless monitoring and diagnostics of the technical condition of AC electrical equipment by expanding the list of information signals.

Claims

A complex measuring transducer of parameters of currents and voltages during operation of electrical equipment for various purposes, containing a primary winding in the form of a current-carrying (phase) wire and a secondary winding located on a toroidal core covering the primary winding (induction current transducer), characterized in that a capacitive sensor is inserted into it potential, consisting of two coaxial cylinders, along the axis of which the phase wire passes, while the capacitive potential sensor is structurally integrated with an induction current transducer and forms with it a complex sensing element, a differentiating device, the input of which is connected to the output of the secondary winding of the induction current transducer, and the output to the measuring socket, an integrating device, the input of which is connected to the output of the secondary winding of the induction current transducer, and the output is to the measuring connector, three narrow-band filters tuned to the frequencies fc, 2fc and 3fc, where fc is the frequency of the voltage supplying the electrical equipment, the inputs of which are connected to the output to the secondary winding of the induction current transducer, and the outputs to the measuring socket, the output of the capacitive potential sensor is connected to the measuring socket, while all of the above devices are placed in a dielectric housing (casing) and are connected through the input and output connectors between the power source and AC electrical equipment.