RU15811U1 - Бесконтактный измерительный преобразователь тока - Google Patents

Abstract

Бесконтактный измерительный преобразователь тока, содержащий пояс Роговского и интегрирующий операционный усилитель, выход которого является выходом устройства, отличающийся тем, что выводы пояса Роговского соединены через последовательно соединенные первый и второй резисторы, причем точка соединения этих резисторов подключена к земляной шине, один из выводов пояса Роговского соединен с неинвертирующим входом первого операционного усилителя, инвертирующий вход которого через третий резистор соединен с его же выходом, другой вывод пояса Роговского подключен к неинвертирующему входу второго операционного усилителя, инвертирующий вход которого через четвертый резистор соединен с его же выходом, между инвертирующими входами первого и второго операционных усилителей включен пятый резистор, выход первого операционного усилителя через шестой резистор подсоединен к инвертирующему входу третьего операционного усилителя, между инвертирующим входом и выходом которого включен седьмой резистор, выход второго операционного усилителя через восьмой и девятый резисторы соединен с земляной шиной, причем общая точка восьмого и девятого резисторов подключена к неинвертирующему входу третьего операционного усилителя, выход которого соединен со входом интегрирующего операционного усилителя.

Description

БЕСКОНТАКТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОКА

Полезная модель относится к электроизмерительной технике, в частности, к измерениям переменных и импульсных токов в Электр оэнер гет ике.

Известны электромагнитные измерительные трансформаторы тока на основе ферромагнитного сердечника с расположенными на нем обмотками. Недостатком таких устройств является нелинейность магнитопровода, что в ряде случаев приводит к снижению точности преобразования тока.

Известны также измерительные преобразователи тока на основе пояса Роговского и пассивного интегратора (см. Шваб А. Измерения на высоком напряжении (Измерительные приборы и способы измерения). Пер с нем.М.: Энергия, 1973. - 0.154.). Их недостатком является использование пассивного интегратора, что вызывает дополнительные погрешности преобразования.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для измерения токов на основе пояса Роговского и интегрирующего операционного усилителя (ОУ) (см. Волгин Л.И., Матчак А.Т. Бесконтактный датчик тока / Приборы и техника эксперимента. 1976. - №3. - С.113-115), которое выбрано в качестве прототипа. Использование электронного интегратора позволяет повысить точность преобразования, но прототип имеет следующие недостатки.

Интегрирующий О У имеет небольшое входное сопротивление, что приводит к отбору мощности от пояса Роговского. Это снижает уровень сигнала на входе интегратора, что, в свою очере способствует возникновению погрещностей из-за роста влияния п азитных факторов (напряжения смещения ОУ, его входных токов, помех). Отметим, что при стремлении увеличить входное сопротивление интегрирующего выходной

МПК но IF 40/00

сигнал интегратора снижается, что нежелательно. Необходимо отметить также, что вследствие отсутствия ферромагнитного сердечка выходной сигнал пояса часто имеет небольшое значение и это приводит к дополнительным погрешностям от указанных факторов. Кроме этого, вследствие влияния индуктивности L пояса Роговского реальная передаточная функция интегратора (имеюшего п аметры и С), равная l/(pRC+p LC), отличается от требуемой, равной 1/pRC, что также приводит к погрешностям преобразования тока.

Сущность решения состоит в стремлении получить технический результат, заключающийся в повышении точности измерения тока.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном бесконтактном измерительном преобразователе тока, содержащем пояс Роговского и жнтегрирующий операционный усилитель, выход которого является выходом устройства, особенность заключается в том, что выводы пояса Роговского соединены через последовательно соединенные первый и второй резисторы, причем точка соединения этих резисторов подключена к земляной шиной, один из выводов пояса Роговского соединен с неинвертирующим входом первого операционного усилителя, инвертирующий вход которого через третий резистор соединен с его же выходом, другой вывод пояса Роговского подсоединен к неинвертирующему входу второго операционного усилителя, инвертирующий вход которого через четвертый резистор соединен с его же выходом, между инвертирующими входами первого и второго операционных усилителей включен пятый резистор, выход первого операционного усилителя через шестой резистор подсоединен к инвертирующему входу третьего операционного усилителя, между инвертирующим входом и выходом которого включен седьмой резистор, выход второго операционного усилителя через восьмой и девятый резисторы соединен с земляной шиной, причем общая точка восьмого и

2 // 3f/c

девятого резисторов подключена к неинвертнрующему входу третьего операционного усилителя, выход которого соединен со входом интегрирующего операционного усилителя.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить., что заявителем не обнаружено аналога, х актеризующегося 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 полезной модели. Она содержит пояс Роговского 1, первый ОУ 2, второй ОУ 3, первый 4, второй 5, третий 6, четвертый 7, пятый 8, щестой 9, седьмой 10, восьмой Ни девятый 12 резисторы, третий ОУ 13, интегрирующий ОУ 14.

Устройство работает следующим образом.

Пояс Роговского 1 охватывает провод с измеряемым током и в обмотке пояса наводится напряжение, которое пропорционально производной измеряемого переменного или импульсного тока. Узел на основе ОУ 2,3 и резисторов образует дифференциальный усилитель напряжения. Его входное сопротивление (сопротивление нагрузки пояса Роговского) определяется суммой сопротивлений резисторов 4 и 5 и может быть выбрано достаточно больщим (сотни килоом и выше), что исключает влияние индуктивности обмотки пояса Роговского и практически исключает отбор мощности от пояса 1, благод{фя чему возрастает входное напряжение электронной части преобразователя. Это способствует снижению влияния паразитных факторов.

гооо 14Ъэ(}

При выполнении условия R, (. сопротивления соответственно резисторов 12,11,10,9) выходное напряжение дифференциального усилителя определится выражением:

вых вх

где - входное напряжение дифференциального усилителя, равное выходному напряжению пояса Роговского, а индексы сопротивлений соответствуют номерам резисторов на схеме устройства.

Выраженне (1) показывает возможность дополнительного увеличения входного напряжения интегрирующего ОУ 14 с помощью увеличения коэффициента передачи дифференциального усилителя, что достигается соответствующим изменением сопротивления резистора 8. Это способствует еще большему снижению влияния пгфазитных факторов и, следовательно, - повышению точности измерения тока.

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 точности измерения тока. Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию промышленная применимость.

6+

+ 11(1)

Claims (1)

1. Бесконтактный измерительный преобразователь тока, содержащий пояс Роговского и интегрирующий операционный усилитель, выход которого является выходом устройства, отличающийся тем, что выводы пояса Роговского соединены через последовательно соединенные первый и второй резисторы, причем точка соединения этих резисторов подключена к земляной шине, один из выводов пояса Роговского соединен с неинвертирующим входом первого операционного усилителя, инвертирующий вход которого через третий резистор соединен с его же выходом, другой вывод пояса Роговского подключен к неинвертирующему входу второго операционного усилителя, инвертирующий вход которого через четвертый резистор соединен с его же выходом, между инвертирующими входами первого и второго операционных усилителей включен пятый резистор, выход первого операционного усилителя через шестой резистор подсоединен к инвертирующему входу третьего операционного усилителя, между инвертирующим входом и выходом которого включен седьмой резистор, выход второго операционного усилителя через восьмой и девятый резисторы соединен с земляной шиной, причем общая точка восьмого и девятого резисторов подключена к неинвертирующему входу третьего операционного усилителя, выход которого соединен со входом интегрирующего операционного усилителя.