RU11899U1 - Измерительный преобразователь высоких напряжений - Google Patents

Abstract

Измерительный преобразователь высоких напряжений, содержащий высоковольтный конденсатор, причем высоковольтная обкладка конденсатора является входом преобразователя, последовательно соединенные интегратор и усилитель, выход которого является выходом преобразователя, отличающийся тем, что он снабжен трансформатором тока, который включает в себя три обмотки и усилитель, а также преобразователем ток - напряжение на основе операционного усилителя с резистором в цепи отрицательной обратной связи, причем первичная обмотка трансформатора включена между низковольтной обкладкой конденсатора и землей, первая вторичная обмотка включена между входными зажимами усилителя, а вторая вторичная обмотка включена между выходом усилителя и инвертирующим входом операционного усилителя, выход которого подсоединен ко входу интегратора.

Description

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВЫСОКИХ НАПРЯЖЕНИЙ

Полезная модель относится к электроизмерительной технике, в частности к измерениям высоких напряжений в энергосистемах.

Известны устройства для преобразования напряжений в виде индукционных трансформаторов, которые трудно использовать для преобразования высоких напряжений, вследствие необходимости увеличения прочности изоляции, что может привести к снижению надежности устройств и является их недостатком.

Наиболее близким устройством того же назначения является высоковольтный преобразователь напряжения, содержащий высоковольтный конденсатор и токосъемный резистор, причем высоковольтная обкладка конденсатора является входом преобразователя, последовательно соединенные интегратор и усилитель, выход которого является выходом преобразователя (см. А.с.991314, опубл. 23.01.83, бюл.З), которое принято за прототип.

Недостатком, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, является возникновение значительных перенапряжений на токосъемном резисторе при различных резких изменениях входного напряжения (коммутационных, грозовых), поскольку R-C цепь прототипа является ;дифференцирующей. Этот фактор существенно снижает надежность устройства, поскольку может привести к повреждению узлов прототипа.

Сущность изобретения состоит в стремлении получить технический результат, заключающийся в повышении надежности устройства.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном измерительном преобразователе высоких напряжений, содержащем высоковольтный конденсатор, причем высоковольтная обкладка конденсатора является входом преобразователя, последовательно соединенные интегратор и усилитель, выход которого является выходом преобразователя, особенность заключается в том, что он снабжен трансформатором тока, который включает в себя три обмотки и усилитель, а также преобразователем ток-напряжение на основе операционного усилителя с резистором в цепи отрицательной обратной связи, причем первичная обмотка трансформатора включена между низковольтной обкладкой конденсатора и землей, первая вторичная обмотка включена между входными зажимами усилителя, а вторая вторичная обмотка включена между выходом усилителя и инвертирующем входом операционного усилителя, выход которого подсоединен ко входу интегратора.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что заявителем не обнаружено аналога, характеризующегося признаками, тождественными всем признакам заявленной полезной модели, а определение из перечня аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле полезной модели. Следовательно, заявляемая полезная модель соответствует условию новизна.

На чертеже представлена схема устройства. Оно содержит высоковольтный конденсатор 1, соединенный с первичной обмоткой 2 трансформатора тока, первая вторичная обмотка 3 которого подключена к входным зажимам усилителя 4. Вторая вторичная обмотка 5 трансформатора включена между выходом усилителя 4 и инвертирующим входом операционного усилителя (ОУ) 6, который входит в сое nmii

- 2 . тав преобразователя ток-напряжение. Токосъемный резистор 7 включен в цепь отрицательной обратной связи ОУ 6. Выход ОУ 6 подсоединен к последовательно соединенным интегратору 8 и усилителю 9, выход которого является выходом преобразователя. В динамике преобразователь работает следующим образом. Высоковольтная обмотка конденсатора 1 подключается к высокому напряжению ui. Емкость С конденсатора выбирается TOKim образом, чтобы ток ii не превышал нескольких миллиампер. Трансформатор тока, включающий усилитель 4, обмотки 2,3,5, является компенсационным трансформатором тока (КТТ). Усилитель 4 имеет большой коэффициент усиления, а обмотки трансформатора включены таким образом, что обеспечивается глубокая отрицательная обратная связь по магнитному потоку, благодаря чему имеет место высокое соответствие между токами ii и IE: где W2 и Ws - количества витков обмоток 2 и 3. (см. Лейтман М.Б. Нормирующие измерительные преобразователи электрических сигналов. - М.: Энергоатомиздат, 1986). Можно считать, что КТТ работает в режиме короткого замыкания. Это обеспечивает малое значение сопротивления этого трансформатора по сравнен1да с сопротивлением конденсатора 1. В этом случае Вторичный ток 12 трансформатора подается на преобразователь ток-напряжение, выходное напряжение которого с учетом (1) и (2) равно: u-i2R(W2/W3)RCi(dui/dt),(3) где R-сопротивление токосъемного резистора 7. Для получения напряжения на выходе устройства, пропорционального измеряемому нап- 3 i2 iiCW2/W3),(1) (dui/dt).(2)

ряжению, напряжение (3) интегрируется интегратором 8 и усиливается усилителем 9.

С помощью предложенного решения можно повысить надежность устройства, поскольку при различных перенапряжениях в высоковольтной сети импульсы малой длительности не будут трансформироваться во вторичную цепь, например вследствие насыщения сердечника КТТ. Некоторое превышение напряжения по сравнению с установившимся режимом возможно, но его снижение до безопасного значения может быть осуществлено известными способами: в первичной цепи - с помощью разрядника, включаемого параллельно обмотке 2, а во вторичной цепи - с помош ю включенных параллельно и встречно диодов, подсоединяемых параллельно входным зажимам усилителей 4 и 6. Также отметим возможность обеспечения гальванической развязки между высоко- и низковольтными цепями устройства.

Таким образом, вьш1еизложенные сведения свидетельствуют о том, что средство, воплощающее заявленную полезную модель при ее осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата. Следовательно заявленная полезная модель соответствует условию промышленная применимость.

- 4 f

Claims (1)

1. Измерительный преобразователь высоких напряжений, содержащий высоковольтный конденсатор, причем высоковольтная обкладка конденсатора является входом преобразователя, последовательно соединенные интегратор и усилитель, выход которого является выходом преобразователя, отличающийся тем, что он снабжен трансформатором тока, который включает в себя три обмотки и усилитель, а также преобразователем ток - напряжение на основе операционного усилителя с резистором в цепи отрицательной обратной связи, причем первичная обмотка трансформатора включена между низковольтной обкладкой конденсатора и землей, первая вторичная обмотка включена между входными зажимами усилителя, а вторая вторичная обмотка включена между выходом усилителя и инвертирующим входом операционного усилителя, выход которого подсоединен ко входу интегратора.