RU15051U1 - Двухкаскадный измерительный трансформатор переменного тока - Google Patents

Abstract

Двухкаскадный измерительный трансформатор переменного тока, содержащий первый трансформатор с первичной и вторичной обмотками, второй трансформатор с тремя обмотками, первый резистор и усилитель, причем неинвертирующий вход последнего соединен с земляной шиной, первичная обмотка первого трансформатора включена в цепь измеряемого тока, первая обмотка второго трансформатора подсоединена между выводами вторичной обмотки первого трансформатора, выход усилителя через вторую обмотку второго трансформатора и первый резистор соединен с земляной шиной, причем точка соединения второй обмотки второго трансформатора и первого резистора является выходом трансформатора, отличающийся тем, что в устройство введен конденсатор и второй резистор, причем третья обмотка второго трансформатора подсоединена между земляной шиной и конденсатором, вторая обкладка которого соединена с инвертирующим входом усилителя, а второй резистор включен между инвертирующим входом и выходом усилителя.

Description

ДВУХКАСКАДНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Полезная модель относится к областн электрнческнх нзнерений, в частности, к измерению переменных токов в электроэнергетике.

Известны так называемые компенсационные трансформаторы тока (КТТ) (см. М.Б.Лейтман. Нормирующие измерительные преобразователи электрических сигналов. - М.: Эиергоатомиздат, 1986. - 144 с.). Одна обмотка такого трансформатора включается в цепь измеряемого тока, другая является выходной, а третья подсоединяется ко входу усилителя. Такие устройства имеют малые погрешности преобразования тока за счет отрицательной обратной связи. Но трансформаторы такого типа в электроэпергетике не применяются, поскольку при большом первичном токе (тысячи ампер) необходим большой коэффициент трансформации при использовании маломощного усилителя, т.к. выходиой ток трансформатора определяется выходным током усилителя (единицы миллиампер при использовании операционных усилителей). Это приводит к существеиному снижению технологичности при изготовлении трансформатора. Умевгьшить количество витков вторичной обмотки можно увеличением выходного тока усилителя, но это приводит к снижению надежности трансформатора, а этому фактору в электроэнергетнке придается большое значение.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является трансформатор тока (см. патент 2097864 (Россия) Измерительный трансформатор тока), который принят за прототип. Он содержит два каскада трансформации, один из которых выполнен на основе обычного индукционного

MIIKH01F40/00

трансформатора тока, а другой -на основе КТТ. Индукционные трансформаторы широко используется в электроэнергетике, т.к. они надежны и нросты в изготовлении, но их недостатком является наличие ногрешностей преобразования, связанных, в частности, с влияиием сопротивления в цепи вторичной обмотки трансформатора. Введение второго каскада на основе КТТ позволило снизить эту погрешность.

Недостатком прототипа является наличие аддитивных погрешностей преобразования, которые возникают из-за наличия смещения нулевого уровня усилителя. Последний входит в состав КТТ и имеет высокий коэффициент усиления, что и приводит к появлению отмеченных погреш ностей.

Сущность решения состоит в стремлении получить технический результат, заключающийся в повышении точности измерения тока, за счет снижения аддитивной погрешности.

Указанный технический результат достигается тем, что в двухкаскадном измерительном трансформаторе переменного тока, содержащем первый трансформатор с первичной и вторичной обмотками, второй трансформатор с тремя обмотками, первый резистор и усилитель, причем, неинвертирующий вход последнего соединен с земляной шиной, первичная обмотка первого трансформатора включена в цепь измеряемого тока, первая обмотка второго трансформатора подсоединена между выводами вторичной обмотки первого трансформатора, выход усилителя через вторую обмотку второго трансформатора и первый резистор соединен с земляной шиной, причем точка соединения второй обмотки второго трансформатора и первого резистора является выходом трансформатора, особенность заключается в том, что в устройство введен конденсатор и второй резистор, причем третья обмотка второго трансформатора подсоединена между земляной шиной и

конденсатором, вторая обкладка которого соединена с внвертярующнм входом уснлнтеля, а второй резистор включен между инвертирующим входом и выходом усилителя.

Проведенный анализ уровня техники нозволил установить, что заявителем не обнаружено аналога, характеризующегося нризнаками, тождественными всем признакам заявленной нолезной 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 первый трансформатор с первичной 1, вторичной 2 обмотками, второй трансформатор с первой обмоткой 3, усилителем 4, второй 5, третьей б обмотками, конденсатором 7, первым 8 и вторым 9 резисторами. Выходом устройства является вывод 10.

Устройство работает следующим образом. Обмотка 1 включается в цепь измеряемого тока i. Выходной ток f снимается с обмотки. Между точками а, Ь включается первая обмотка 3 второго трансформатора, который с высокой точностью преобразовывает ток г в ток г за счет глубокой отрицательной

обратной связи по магнитному потоку вследствие значительного коэффициеита усиления Г усилителя 4, который определяется соотношением сопротивлений резистора 9 и конденсатора 7. Эта связь осуществляется через усилитель 4 и обмотку 5. Входным напряжением усилителя 4 является напряжение, снимаемое

с обмотки 6 второго трансформатора. Благодаря валичмю конденсатора 7 пафазнтное постоянное напряжение на выходе усилителя 4 определяется выражением

V I,(1)

где / - входной ток усилителя 4, R - сопротивление второго резистора 9. В

качестве усилителя 4 целесообразно использовать усилитель на основе операционного усилителя, имеющего весьма малый входной ток, благодаря чему нанряжение (1) можно офаничить на уровне долей милливольта. Оно существенно меньше п)азнтного напряжения на выходе усилителя прототипа, определяемого выражением: ,

где и - напряжение смещения усилителя 4. Выходной сигнал в виде

напряжения на резисторе 8 снимается с вывода 9 устройства.

Заявляемая полезная модель может найти применение в н одном хозяйстве, где необходимо увеличение точности измерения токов. Необходимо подчеркнуть, что при этом не требуется какой-либо внутренней переделки первого трансформатора, т.е. предлагаемое решение позволит получить эффект снижения погрешностей на оборудовании, которое широко используется в электроэнергетике, что имеет важное значение.

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

Claims (1)

1. Двухкаскадный измерительный трансформатор переменного тока, содержащий первый трансформатор с первичной и вторичной обмотками, второй трансформатор с тремя обмотками, первый резистор и усилитель, причем неинвертирующий вход последнего соединен с земляной шиной, первичная обмотка первого трансформатора включена в цепь измеряемого тока, первая обмотка второго трансформатора подсоединена между выводами вторичной обмотки первого трансформатора, выход усилителя через вторую обмотку второго трансформатора и первый резистор соединен с земляной шиной, причем точка соединения второй обмотки второго трансформатора и первого резистора является выходом трансформатора, отличающийся тем, что в устройство введен конденсатор и второй резистор, причем третья обмотка второго трансформатора подсоединена между земляной шиной и конденсатором, вторая обкладка которого соединена с инвертирующим входом усилителя, а второй резистор включен между инвертирующим входом и выходом усилителя.