RU2097864C1 - Current transformer - Google Patents
Current transformer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2097864C1 RU2097864C1 RU96102997A RU96102997A RU2097864C1 RU 2097864 C1 RU2097864 C1 RU 2097864C1 RU 96102997 A RU96102997 A RU 96102997A RU 96102997 A RU96102997 A RU 96102997A RU 2097864 C1 RU2097864 C1 RU 2097864C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transformer
- winding
- current
- resistance
- amplifier
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электрических измерений, в частности к измерению переменных токов в электроэнергетике. The invention relates to the field of electrical measurements, in particular to the measurement of alternating currents in the electric power industry.
Заявляемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в повышении точности измерения переменных токов в электроэнергетике и улучшении эксплуатационных характеристик трансформаторов тока. The invention is aimed at solving the problem of improving the accuracy of measuring alternating currents in the electric power industry and improving the operational characteristics of current transformers.
Известны так называемые компенсационные трансформаторы тока (см. Лейтман М. Б. Нормирующие измерительные преобразователи электрических сигналов. М. Энергоатомиздат, 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 электроэнергетике не применяются, поскольку при большом первичном токе (тысячи ампер) необходим большой коэффициент трансформации при использовании маломощного усилителя, т.к. выходной ток трансформатора определяется выходным током усилителя (единицы миллиампер при использовании операционных усилителей). Это приводит к расходу большого количества меди и существенному снижению технологичности при изготовлении трансформатора. Уменьшить количество витков вторичной обмотки можно увеличением выходного тока усилителя, но это приводит к снижению надежности трансформатора, а этому фактору в электроэнергетике придается большое значение. The so-called compensation current transformers are known (see Leytman M. B. Normalizing measuring transducers of electrical signals. M. Energoatomizdat, 1986, 144 pp.). One winding of such a transformer is included in the circuit of the measured current, the other is the output, and the third is connected to the input of the amplifier. Such devices have small errors in current conversion due to negative feedback. But transformers of this type are not used in the electric power industry, since with a large primary current (thousands of amperes) a large transformation coefficient is required when using a low-power amplifier, because the output current of the transformer is determined by the output current of the amplifier (units of milliamps when using operational amplifiers). This leads to the consumption of a large amount of copper and a significant decrease in manufacturability in the manufacture of the transformer. It is possible to reduce the number of turns of the secondary winding by increasing the output current of the amplifier, but this leads to a decrease in the reliability of the transformer, and this factor is given great importance in the electric power industry.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является трансформатор тока (см. Андреев Ю.А. Абрамзон Г.В. Преобразователи тока для измерения без разрыва цепи. Л. Энергия, 1979. с. 36-40, 144 с.). Он содержит сердечник из ферромагнитного материала, первичную и вторичную обмотки. Такой трансформатор широко используется в электроэнергетике, т.к. он надежен и прост в изготовлении. Недостатком прототипа является наличие погрешностей преобразования, которые, как известно, увеличиваются с ростом сопротивления во вторичной обмотке. Это сопротивление включает в себя сопротивления обмотки трансформатора, соединительных проводов и измерительных приборов. Кроме этого, трансформатор и измерительные устройства часто разнесены в пространстве, поскольку первый располагается в распределительном устройстве, а вторые на пульте управления, что обуславливает использование длинных соединительных проводов. Это приводит с одной стороны к росту сопротивления во вторичной обмотке, а, следовательно, к увеличению погрешностей, а с другой к увеличению мощности потерь и расхода материалов, т.к. вторичный ток прототипа является довольно значительным (1А или 5А согласно ГОСТ), что также является недостатком прототипа. The closest in technical essence to the claimed one is a current transformer (see Andreev Yu.A. Abramzon GV Current transducers for measurement without breaking the circuit. L. Energy, 1979. S. 36-40, 144 S.). It contains a core made of ferromagnetic material, primary and secondary windings. Such a transformer is widely used in the electric power industry, as It is reliable and easy to manufacture. The disadvantage of the prototype is the presence of conversion errors, which, as you know, increase with increasing resistance in the secondary winding. This resistance includes the resistance of the transformer winding, connecting wires and instrumentation. In addition, the transformer and measuring devices are often separated in space, since the first is located in the switchgear, and the second on the control panel, which leads to the use of long connecting wires. This leads, on the one hand, to an increase in resistance in the secondary winding, and, consequently, to an increase in errors, and, on the other hand, to an increase in the power of losses and consumption of materials, since the secondary current of the prototype is quite significant (1A or 5A according to GOST), which is also a disadvantage of the prototype.
Цель изобретения повышение точности измерения тока, снижение расхода материалов и мощности потерь путем уменьшения сопротивления во вторичной обмотке трансформатора. The purpose of the invention is to increase the accuracy of measuring current, reducing the consumption of materials and power losses by reducing the resistance in the secondary winding of the transformer.
Для достижения поставленной цели в измерительном трансформаторе тока, содержащем: первый трансформатор с первичной и вторичной обмотками, причем первичная обмотка включена в цепь измеряемого тока; второй трансформатор, содержащий три обмотки и усилитель, причем третья обмотка подсоединена между земляной шиной и входом усилителя, выход которого через вторую обмотку и резистор соединен с земляной шиной; первая обмотка второго трансформатора включена между выводами вторичной обмотки первого трансформатора, а точка соединения третьей обмотки второго трансформатора и резистора является выходом устройства. To achieve this goal in a current measuring transformer, comprising: a first transformer with primary and secondary windings, the primary winding being included in the measured current circuit; a second transformer comprising three windings and an amplifier, the third winding connected between the ground bus and the input of the amplifier, the output of which through the second winding and resistor is connected to the ground bus; the first winding of the second transformer is connected between the terminals of the secondary winding of the first transformer, and the connection point of the third winding of the second transformer and resistor is the output of the device.
Существенным отличием заявляемого устройства от прототипа является использование второго каскада на основе компенсационного трансформатора тока, что позволяет снизить сопротивление вторичной обмотки трансформатора. A significant difference of the claimed device from the prototype is the use of a second stage based on a compensation current transformer, which allows to reduce the resistance of the secondary winding of the transformer.
По имеющимся у авторов сведениям эти существенные признаки не известны из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна". According to the information available to the authors, these essential features are not known from the prior art, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of "novelty."
По мнению авторов сущность заявляемого изобретения не следует для специалистов явным образом из известного уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "изобретательский уровень"
Признаки данного изобретения могут быть многократно использованы в измерительной технике с получением технического результата, заключающегося в достижении поставленной цели, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".According to the authors, the essence of the claimed invention should not be obvious to specialists from the prior art, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of "inventive step"
The features of this invention can be repeatedly used in measuring technology to obtain a technical result consisting in achieving the goal, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of "industrial applicability".
Функциональная схема устройства приведена на фиг. 1 и содержит первый трансформатор с первичной 1, вторичной 2 обмотками, второй трансформатор с первой обмоткой 3, усилителем 4, второй 5, третьей 6 обмотками, резистором 7. Выходом устройства является вывод 8. На фиг. 2 показана схема замещения трансформатора. На ней параметры элементов приведены к первичной обмотке первого трансформатора, что показано либо с помощью одного штриха (элементы вторичной обмотки первого трансформатора и первой обмотки второго трансформатора), либо с помощью двух штрихов (элементы второй обмотки второго трансформатора). Functional diagram of the device is shown in FIG. 1 and comprises a first transformer with primary 1, secondary 2 windings, a second transformer with a first winding 3, an amplifier 4, a second 5, a third 6 windings, a resistor 7. The output of the device is terminal 8. In FIG. 2 shows a transformer equivalent circuit. It shows the parameters of the elements to the primary winding of the first transformer, which is shown either with a single stroke (elements of the secondary winding of the first transformer and the first winding of the second transformer), or with two strokes (elements of the second winding of the second transformer).
Устройство работает следующим образом. Обмотка 1 включается в цепь измеряемого тока. Количество витков на ней равно W1 (часто это один виток). Выходной ток снимается с обмотки 2, имеющей количество витков W2. Коэффициент трансформации первого трансформатора равен n1 W2/W1. В прототипе между точками a и b последовательно с сопротивлением обмотки 2 включается сопротивление нагрузки состоящее из сопротивления соединительных проводов и измерительных приборов. В этом случае ток на выходе первого трансформатора равен
где сопротивление ветви намагничивания первого трансформатора.The device operates as follows. Winding 1 is included in the measured current circuit. The number of turns on it is equal to W 1 (often this is one turn). The output current is removed from the winding 2 having the number of turns W 2 . The transformation ratio of the first transformer is n 1 W 2 / W 1 . In the prototype between points a and b in series with the resistance of the winding 2 load resistance turns on consisting of resistance of connecting wires and measuring instruments. In this case, the current at the output of the first transformer is
Where resistance of the magnetizing branch of the first transformer.
Из формулы (1) видно, что прототип имеет погрешности, т.к. , поскольку сопротивление составляет ощутимую величину (до нескольких Ом). Погрешности уменьшаются при
,
что в прототипе недостижимо. В предлагаемом устройстве между точками a, b включается второй трансформатор, который с высокой точностью преобразовывает ток в ток за счет отрицательной обратной связи, что на схеме замещения отражается увеличением сопротивления ветви намагничивания в K раз (K коэффициент усиления усилителя 4). Поэтому можно считать, что
где n2=W5/W3 коэффициент трансформации второго трансформатора;
W3, W5 количества витков на обмотках 3 и 5, соответственно, причем обычно W3=1.From the formula (1) it can be seen that the prototype has errors, because since resistance It is a tangible value (up to several ohms). Errors decrease when
,
which is unattainable in the prototype. In the proposed device, between the points a, b, a second transformer is switched on, which converts the current with high accuracy in current due to negative feedback, which is reflected in the equivalent circuit by an increase in the resistance of the magnetization branch K times (K amplifier gain 4). Therefore, we can assume that
where n 2 = W 5 / W 3 the coefficient of transformation of the second transformer;
W 3 , W 5 the number of turns on the windings 3 and 5, respectively, and usually W 3 = 1.
При этом сопротивление нагрузки первого трансформатора равно:
где сопротивления обмоток 3 и 5, соответственно:
R7 сопротивление резистора 7.In this case, the load resistance of the first transformer is equal to:
Where winding resistance 3 and 5, respectively:
R 7 resistor 7 resistance.
Поскольку R7 > Z5, то
Обычно: R7 2 3 кОм, n2 1000-10000, а обмотка 3 выполняется в виде одного витка (Z3 _→ 0), поэтому практически , т.е. выполняется условие (2), что способствует снижению погрешностей первого трансформатора, а, следовательно, и всего устройства, т.к. с учетом (3)
Если трансформатор и измерительные приборы разнесены в пространстве, то линия связи (провод cd на фиг. 2) в данном случае выполняется в виде провода с малым сечением, поскольку ток Iвых относительно мал (не превышает 10 mA), что способствует снижению расхода материалов и мощности потерь. Измерительные приборы подключаются к выводу 8.Since R 7 > Z 5 , then
Usually: R 7 2 3 kOhm, n 2 1000-10000, and winding 3 is made in the form of a single turn (Z 3 _ → 0), therefore, practically , i.e. condition (2) is fulfilled, which helps to reduce the errors of the first transformer, and, consequently, the entire device, because subject to (3)
If the transformer and measuring instruments are separated in space, then the communication line (wire cd in Fig. 2) in this case is made in the form of a wire with a small cross section, since the current I o is relatively small (does not exceed 10 mA), which helps to reduce the consumption of materials and power losses. Measuring instruments are connected to pin 8.
Согласно результатам экспериментов, заявляемое изобретение может найти широкое применение в народном 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 и расхода материалов на оборудовании, которое широко используется в электроэнергетике, что имеет важное значение. According to the results of experiments, the claimed invention can find wide application in the national economy, where it is necessary to increase the accuracy of measuring currents. It must be emphasized that this does not require any internal alteration of the first transformer, i.e. the proposed solution will allow to obtain the effect of reducing errors and material consumption on equipment that is widely used in the electric power industry, which is important.
Заявляемое решение не оказывает отрицательного воздействия на состояние окружающей среды. The claimed solution does not adversely affect the state of the environment.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96102997A RU2097864C1 (en) | 1996-02-15 | 1996-02-15 | Current transformer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96102997A RU2097864C1 (en) | 1996-02-15 | 1996-02-15 | Current transformer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2097864C1 true RU2097864C1 (en) | 1997-11-27 |
RU96102997A RU96102997A (en) | 1998-02-10 |
Family
ID=20176968
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96102997A RU2097864C1 (en) | 1996-02-15 | 1996-02-15 | Current transformer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2097864C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2678330C1 (en) * | 2017-06-19 | 2019-01-28 | Леонид Нисонович Конторович | Currents in the high-voltage oil-filled transformers, auto-transformers or electrical reactors windings measuring device |
-
1996
- 1996-02-15 RU RU96102997A patent/RU2097864C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Лейтман М.Б. Нормирующие измерительный преобразователи электрических сигналов. - М.: Энергоатомиздат, 1986. 2. Андреев Ю.А., Абрамзон Г.В. Преобразователи тока для измерения без разрыва цепи. - Л.: Энергия, 1979, с. 36 - 40. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2678330C1 (en) * | 2017-06-19 | 2019-01-28 | Леонид Нисонович Конторович | Currents in the high-voltage oil-filled transformers, auto-transformers or electrical reactors windings measuring device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20080303511A1 (en) | Precision flexible current sensor | |
CN106291123B (en) | A kind of method directly measuring magnetic cell winding loss | |
CN106501562B (en) | Isolated differential voltage probe for EMI noise sources | |
US5896027A (en) | Current ratio device for use in forming a current transformer | |
RU2097864C1 (en) | Current transformer | |
CN104576005A (en) | Alternating current transformer | |
KR20050108892A (en) | Apparatus for measuring current using rogowski coil | |
EP3116001A1 (en) | Impedance-compensated current transformer | |
WO1985001355A1 (en) | Current detecting circuit | |
Xiaohua et al. | Improved performance Rogowski coils for power system | |
So et al. | A low-current multistage clamp-on current transformer with ratio errors below 50/spl times/10/sup-6 | |
CN201282021Y (en) | Current transformer | |
JP6434456B2 (en) | Isolated voltage probe | |
KR20050063872A (en) | An electronically compensated current transformer for instrumentation | |
CN219610199U (en) | External three-phase current transformer of transformer | |
RU2787959C1 (en) | Pulsed magnetic field strength converter | |
RU14695U1 (en) | TWO-STAGE AC MEASURING TRANSFORMER | |
CN111903214B (en) | Low-frequency large-current sensor | |
SU886071A1 (en) | Transformer | |
SU1422252A1 (en) | Magnetoelectronic measurement voltage transformer | |
HU190346B (en) | Electric current measuring circuit arrangement | |
RU2154320C1 (en) | Current transducer with extended frequency range | |
RU2168182C1 (en) | Contact free measuring electric current transducer | |
SU1755328A1 (en) | Measuring current converter | |
CN111856117A (en) | Voltage sensor and measuring method |