RU2131128C1 - Portable digital meter of heavy direct currents - Google Patents
Portable digital meter of heavy direct currents Download PDFInfo
- Publication number
- RU2131128C1 RU2131128C1 RU96113396A RU96113396A RU2131128C1 RU 2131128 C1 RU2131128 C1 RU 2131128C1 RU 96113396 A RU96113396 A RU 96113396A RU 96113396 A RU96113396 A RU 96113396A RU 2131128 C1 RU2131128 C1 RU 2131128C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- electronic key
- control input
- integrator
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области электрических измерений, в частности к измерениям больших постоянных токов без разрыва электрической цепи, и может быть использовано при периодическом или эпизодическом контроле режимов электрических цепей больших постоянных токов. The invention relates to the field of electrical measurements, in particular to measurements of large constant currents without breaking the electric circuit, and can be used for periodic or occasional monitoring of the modes of electric circuits of large constant currents.
Заявляемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в обеспечении периодической поверки стационарных измерительных систем токов свыше 100 кА, имеющих класс точности 0,2 и ниже, без демонтажа этих систем. The invention is aimed at solving the problem of providing periodic verification of stationary measuring current systems of more than 100 kA having an accuracy class of 0.2 or lower, without dismantling these systems.
Авторам не известны аналоги, которые могли быть использованы при решении этой задачи. The authors are not aware of analogues that could be used to solve this problem.
Известен патент на переносной измеритель токов N 2006043 /Зыкин Ф.А.; Дивеев А. И. ; Казаков М.К.; Чистякова Т.О. (Бюл. N 1, 15.01.94.), который предполагалось использовать для измерений постоянных токов до 50 кА, и известна попытка использования этого изобретения на токи 150 кА научно-производственным концерном "Параметр" (г. Ульяновск). A patent is known for a portable current meter N 2006043 / Zykin F.A .; Diveev A.I.; Kazakov M.K .; Chistyakova T.O. (Bull.
Изготовленный образец был испытан в Уральском НИИ метрологии и использован для поверки изготовленных стационарных измерительных систем постоянных токов на Волгоградском и Каменск-Уральском алюминиевых заводах. The fabricated sample was tested at the Ural Research Institute of Metrology and used to verify manufactured stationary measuring systems of constant currents at the Volgograd and Kamensk-Ural aluminum plants.
Испытания показали, что максимальная относительная погрешность устройства не превышала 0,07% (свидетельство о метрологической аттестации прилагается). Однако этот аналог не утвержден таким классом по причинам, указанным ниже. Tests showed that the maximum relative error of the device did not exceed 0.07% (a certificate of metrological certification is attached). However, this analogue is not approved by such a class for the reasons indicated below.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является указанный аналог. У прототипа и заявляемого изобретения имеются следующие сходные существенные признаки. В прототипе и в заявляемом устройстве используется пояс Роговского на твердой основе и кнопка сброса информации. Обмотка пояса Роговского выдает информацию о величине постоянного тока в виде ЭДС в процессе охвата токоведущих шин поясом Роговского или его выносе, выходной сигнал пояса интегрируется, и выходное напряжение интегратора, пропорциональное измеряемому току, является информативным сигналом. The closest in technical essence to the claimed invention is the specified analogue. The prototype and the claimed invention have the following similar essential features. In the prototype and in the inventive device uses a Rogowski belt on a solid basis and a reset button. The winding of the Rogowski belt gives information about the magnitude of the direct current in the form of EMF during the coverage of current-carrying buses with the Rogowski belt or its removal, the output signal of the belt is integrated, and the output voltage of the integrator, proportional to the measured current, is an informative signal.
Следует отметить, что при плотной, равномерной намотке пояса Роговского и малых размерах его сечения по сравнению с размерами токопровода и расстоянием от токопровода до пояса взаимная индуктивность M(t) не будет зависеть от длины и конфигурации пояса. It should be noted that with a dense, uniform winding of the Rogowski belt and small cross-sectional dimensions compared to the current lead and the distance from the current lead to the belt, the mutual inductance M (t) will not depend on the length and configuration of the belt.
Это вытекает из следующих рассуждений. Потокосцепление пояса складывается из потоков, пронизывающих каждый виток. Для kго витка магнитный поток определится выражением
Фk= μ0HkS cosα, (1)
где Hk - напряженность магнитного поля на плоскости kго витка;
S - площадь сечения витка;
α - угол между векторами
μ0 - магнитная постоянная.This follows from the following reasoning. The thread linkage of a belt consists of flows permeating each turn. For the k th round of the magnetic flux determined by the expression
Ф k = μ 0 H k S cosα, (1)
where H k - intensity of the magnetic field on the k th coil plane;
S is the cross-sectional area of the coil;
α is the angle between the vectors
μ 0 is the magnetic constant.
При плотности намотки W1 (число витков, приходящихся на единицу длины) потокосцепление всех витков пояса охватывающего токопровод определится уравнением
где по закону полного тока
(I - измеряемый ток), откуда
(3)
В выражении (2) l - длина пояса. Таким образом, Mmax зависит только от сечения пояса и плотности его намотки.When the winding density W 1 (the number of turns per unit length), the flux linkage of all turns of the belt covering the current lead is determined by the equation
where according to the law of total current
(I - measured current), whence
(3)
In expression (2), l is the length of the belt. Thus, M max depends only on the section of the belt and the density of its winding.
Как показали исследования и результаты эксплуатации, недостатками прототипа является снижение точности измерения и предела измеряемых токов вследствие следующих причин. As studies and operating results have shown, the disadvantages of the prototype are a decrease in the measurement accuracy and the limit of the measured currents due to the following reasons.
По принципу действия прототипа в интеграторе, входящем в состав прототипа, необходимо использовать конденсатор большой емкости (несколько мкФ) при измерении токов выше 100 кА, что затрудняет применение прецизионных конденсаторов. Увеличение емкости конденсатора связано с необходимостью увеличения постоянной времени интегратора из-за возрастания времени измерения вследствие значительных размеров токопровода, а следовательно, и пояса. According to the principle of operation of the prototype in the integrator, which is part of the prototype, it is necessary to use a large capacitor (several microfarads) when measuring currents above 100 kA, which complicates the use of precision capacitors. An increase in the capacitance of the capacitor is associated with the need to increase the time constant of the integrator due to the increase in the measurement time due to the significant size of the current lead, and therefore the belt.
Кроме этого, в прототипе погрешности возникают из-за дрейфа нуля операционного усилителя, входящего в состав интегратора, что также в значительной степени сказывается при измерениях токов свыше 100 кА по вышеупомянутым причинам. In addition, in the prototype, errors occur due to zero drift of the operational amplifier, which is part of the integrator, which also has a significant effect when measuring currents above 100 kA for the above reasons.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей в направлении увеличения предела измеряемых токов и увеличения точности измерения, что позволит осуществлять поверку стационарных измерительных установок на рабочих местах без их демонтажа и транспортировки в специальные метрологические лаборатории, уменьшит трудоемкость поверки этих измерительных установок, что будет способствовать улучшению технологического процесса. The aim of the invention is to expand the functionality in the direction of increasing the limit of the measured currents and increasing the accuracy of the measurement, which will allow verification of stationary measuring systems at workplaces without dismantling and transportation to special metrology laboratories, will reduce the complexity of verification of these measuring installations, which will improve the process .
Необходимо отметить, что решаемые задачи очень важны для совершенствования системы метрологического обеспечения измерений больших постоянных токов, поскольку состояние этой системы в нашей стране далеко даже от удовлетворительного, в частности, из-за отсутствия сети специальных поверочных лабораторий, что существенно усложняет проведение поверок. It should be noted that the tasks to be solved are very important for improving the metrological support system for measuring large constant currents, since the state of this system in our country is far from satisfactory, in particular, due to the lack of a network of special calibration laboratories, which significantly complicates the verification process.
Учитывая также особенность цепей большого тока - непрерывность режима энергопитания, что затрудняет демонтаж измерительных установок, можно понять важность разработки переносных прецизионных измерителей больших токов. Considering also the peculiarity of high current circuits - the continuity of the power supply mode, which complicates the dismantling of measuring installations, one can understand the importance of developing portable precision high current meters.
Для достижения поставленной цели заявляемое изобретение "Переносной цифровой измеритель больших постоянных токов" содержит пояс Роговского на разъемном неферромагнитном каркасе, саморазмыкающуюся кнопку сброса показаний, масштабный усилитель, цифровой интегратор, дешифратор и цифровой индикатор. Один зажим пояса Роговского соединен с нулевой шиной, второй - подключен ко входу масштабного усилителя. Выход масштабного усилителя соединен со входом цифрового интегратора, выход которого через дешифратор подключен ко входу цифрового индикатора. To achieve this goal, the claimed invention "Portable digital meter high constant currents" contains a Rogowski belt on a detachable non-ferromagnetic frame, self-opening reset button, a large-scale amplifier, digital integrator, decoder and digital indicator. One clamp of the Rogowski belt is connected to the zero bus, the second is connected to the input of a large-scale amplifier. The output of a large-scale amplifier is connected to the input of a digital integrator, the output of which through a decoder is connected to the input of a digital indicator.
Совокупность указанных общих существенных признаков развиваются дополнительными признаками, изложенными в п. 2 формулы изобретения, которые уточняют структуру цифрового интегратора. Он содержит аналоговый интегратор, аналоговый инвертор, тактовый генератор, делитель частоты, счетчик импульсов, два компаратора, семь электронных ключей, два логических инвертора. The totality of these common essential features develop additional features set forth in
Выход масштабного усилителя подключен к первому компаратору, который управляет ключами на входе счетчика и на инвертирующем входе второго компаратора. Выход масштабного усилителя также подключен ко входу аналогового инвертора и через первый ключ к инвертирующему входу второго компаратора. Выход первого компаратора подключен к управлявшему входу первого ключа и к первому управляющему входу пятого ключа на вычитающем входе счетчика импульсов. The output of a large-scale amplifier is connected to the first comparator, which controls the keys at the input of the counter and at the inverting input of the second comparator. The output of the large-scale amplifier is also connected to the input of the analog inverter and through the first key to the inverting input of the second comparator. The output of the first comparator is connected to the control input of the first key and to the first control input of the fifth key on the subtracting input of the pulse counter.
Выход первого компаратора через логический инвертор соединен с управлявшим входом второго ключа в цепи, соединяющей выход аналогового инвертора и инвертирующий вход второго компаратора, и с первым управляющим входом пятого ключа на суммирующем входе счетчика импульсов. Выход второго компаратора соединен со вторым и первым управляющими входами соответственно пятого и четвертого ключей на входе счетчика импульсов. The output of the first comparator through a logical inverter is connected to the control input of the second key in the circuit connecting the output of the analog inverter and the inverting input of the second comparator, and to the first control input of the fifth key on the summing input of the pulse counter. The output of the second comparator is connected to the second and first control inputs of the fifth and fourth keys, respectively, at the input of the pulse counter.
Вход аналогового интегратора через шестой ключ соединен с положительным выводом стабильного источника питания. Выход тактового генератора через третий ключ, управляющий вход которого соединен с выходом делителя частоты, подключен через четвертый и пятый кличи ко входу счетчика. Вход делителя частоты соединен с выходом тактового генератора, а его выход - с управляющим входом шестого ключа и через логический инвертор - с управляющим входом седьмого ключа в обратной связи аналогового интегратора. Положительный вывод источника питания через саморазмыкающуюся кнопку подсоединен к зажиму сброса информации счетчика импульсов. The input of the analog integrator through the sixth key is connected to the positive terminal of a stable power source. The output of the clock generator through the third key, the control input of which is connected to the output of the frequency divider, is connected through the fourth and fifth cries to the counter input. The input of the frequency divider is connected to the output of the clock generator, and its output is connected to the control input of the sixth key and, through a logical inverter, to the control input of the seventh key in the feedback of the analog integrator. The positive output of the power source through a self-opening button is connected to the reset terminal of the pulse counter information.
По отношению к прототипу у заявляемого изобретения имеются следующие отличительные признаки. Обмотка пояса Роговского подключается к масштабному усилителю, который подсоединяется ко входу цифрового интегратора, заменяющего аналоговый интегратор прототипа. При этом достигается исключение погрешностей измерителя, вызванных дрейфом нуля операционного усилителя, как это имеет место в прототипе. Это позволяет неограниченно увеличить время измерения, что необходимо при измерениях токов свыше 100 кА. In relation to the prototype of the claimed invention has the following distinctive features. The winding of the Rogowski belt is connected to a large-scale amplifier, which is connected to the input of a digital integrator, replacing the analog integrator of the prototype. In this case, the exclusion of meter errors caused by the zero drift of the operational amplifier is achieved, as is the case in the prototype. This allows you to unlimitedly increase the measurement time, which is necessary when measuring currents above 100 kA.
Частота тактового генератора влияет на точность работы цифрового интегратора, поэтому она во многом определяет точность работы измерителя в целом: чем выше частота, тем меньше методическая погрешность интегрирования. Как показали расчеты, методическая погрешность при частотах тактового генератора fтг = 100 кГц и делителя частоты fдч = 200 Гц не превышает 0,07% при длительности измерения t1 = 2 сек, а при fтг = 500 кГц (значения fтг и t1 те же) погрешность не превышает 0,006%. Таким образом оптимальным выбором частот тактового генератора и делителя частоты методическая погрешность предлагаемого устройства может быть снижена до весьма малых значений. Кроме этого, по характеру эта погрешность является систематической и при необходимости устраняется при градуировке устройства.The clock frequency affects the accuracy of the digital integrator, therefore, it largely determines the accuracy of the meter as a whole: the higher the frequency, the smaller the methodological error of integration. As the calculations showed, the methodological error at the frequencies of the clock generator f tg = 100 kHz and the frequency divider f dh = 200 Hz does not exceed 0.07% for the measurement duration t 1 = 2 sec, and for f tg = 500 kHz (the values of f tg and t 1 are the same) the error does not exceed 0.006%. Thus, the optimal choice of frequencies of the clock generator and the frequency divider methodological error of the proposed device can be reduced to very small values. In addition, by nature, this error is systematic and, if necessary, is eliminated when calibrating the device.
По имеющимся у авторов сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения, не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна". According to the information available to the authors, the set of essential features characterizing the essence of the claimed invention is 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, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на получаемый технический результат - новое свойство объекта - совокупности признаков, которые отличают от прототипа заявляемое изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень". According to the authors, the essence of the claimed invention does not follow explicitly from the prior art for specialists, since it does not reveal the above effect on the obtained technical result — a new property of the object — a set of features that distinguish the claimed invention from the prototype, which allows us to conclude about it compliance with the criterion of "inventive step".
Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе может быть многократно использована при измерениях больших постоянных токов свыше 100 кА с высокой точностью без разрыва и отключения цепи измерения, что обуславливает достижение поставленной цели - расширение функциональных возможностей в направлении увеличения предела измеряемых токов и увеличение точности измерения, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость". The set of essential features characterizing the essence of the invention, in principle, can be repeatedly used when measuring large constant currents above 100 kA with high accuracy without breaking and disconnecting the measurement circuit, which leads to the achievement of the goal - expanding functionality in the direction of increasing the limit of measured currents and increasing accuracy measurement, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of "industrial applicability".
Сущность изобретения поясняется графическими материалами на которых изображено: на фиг. 1 - структурная схема устройства; на фиг. 2 - каркас пояса Роговского, охватывающий пакет шин с измеряемым током; на фаг. 3а - зависимости выходного напряжения масштабного усилителя u(t) и выходного напряжения аналогового интегратора u
Заявляемое изобретение согласно первому пункту формулы изобретения содержит пояс Роговского с обмоткой 1 (фиг. 1) на разъемном неферромагнитном каркасе 2, некоторые стороны которого соединены шарнирно (фиг. 2). Один зажим обмотка пояса присоединяется к нулевой шине, второй зажим является выходом пояса и присоединяется к масштабному усилителю 3. Выход масштабного усилителя 3 подключается ко входу цифрового интегратора 4, выход которого через дешифратор 5 соединяется с цифровым индикатором 6. Положительный зажим (+) источника питания через саморазмыкающуюся кнопку 7 соединяется с зажимом сброса показаний цифрового интегратора 4. The claimed invention according to the first claim includes a Rogowski belt with a winding 1 (Fig. 1) on a detachable
Согласно второму пункту формулы изобретения в заявляемом устройстве к входному зажиму цифрового интегратора 4 подключаются инвертирующий вход первого компаратора 8 при его заземленном неинвертирующем входе, а также через первый ключ 9 - инвертирующий вход второго компаратора 10 и вход аналогового инвертора 11. Последний представляет собой операционный усилитель с заземленным неинвертирующим входом, а сопротивления на входе и в обратной связи которого строго одинаковы. Выход аналогового инвертора 11 через второй ключ 12 подключается к инвертирующему входу второго компаратора 10. According to the second claim in the inventive device, the inverting input of the first comparator 8 is connected to the input terminal of the digital integrator 4 with its grounded non-inverting input, and also, through the first key 9, the inverting input of the second comparator 10 and the input of the analog inverter 11. The latter is an operational amplifier with a grounded non-inverting input, and the impedances at the input and in the feedback of which are strictly identical. The output of the analog inverter 11 through the second key 12 is connected to the inverting input of the second comparator 10.
Выход тактового генератора 13 через третий ключ 14, управляющий вход которого подсоединяется к выходу делителя частоты 15, подключается через четвертый 16 и пятый 17 ключи к суммирующему и вычитающему входам счетчика импульсов 18. Выход счетчика 18 является выходом цифрового интегратора 4. К выходу тактового генератора 13 подключается также вход делителя частоты 15. The output of the clock generator 13 through the third key 14, the control input of which is connected to the output of the frequency divider 15, is connected through the fourth 16 and fifth 17 keys to the summing and subtracting inputs of the pulse counter 18. The output of the counter 18 is the output of the digital integrator 4. To the output of the clock generator 13 the input of the frequency divider 15 is also connected.
Выход делителя частоты 15 подключается к управляющему входу шестого ключа 19 и через логический инвертор 20 - к управляющему входу седьмого ключа 21, стоящего в обратной связи аналогового интегратора 22. The output of the frequency divider 15 is connected to the control input of the sixth key 19 and through the logical inverter 20 to the control input of the seventh key 21, which is in the feedback of the analog integrator 22.
К выходу первого компаратора 8 присоединяется первый управляющий вход пятого ключа 17 на вычитающем входе счетчика импульсов 18 и управляющий вход первого ключа 9. Выход второго компаратора 10 соединяется с первым управляющим входом четвертого ключа 16 и со вторым управляющим входом пятого ключа 17. Выход первого компаратора 8 через логический инвертор 23 соединяется с управляющим входом второго ключа 12 на выходе аналогового инвертора и вторым управляющим входом четвертого ключа 16 на суммирующем входе счетчика импульсов 18. Положительный полюс стабильного источника питания 24 через шестой ключ 19 соединяется со входом аналогового интегратора 22, а также через саморазмыкающую кнопку 7 - с зажимом сброса информации счетчика импульсов 18. Отметим, что в последнем случае (для сброса информации) в качестве источника можно использовать и обычный (нестабильный) источник питания. The output of the first comparator 8 is connected to the first control input of the fifth key 17 on the subtracting input of the pulse counter 18 and the control input of the first key 9. The output of the second comparator 10 is connected to the first control input of the fourth key 16 and to the second control input of the fifth key 17. Output of the first comparator 8 through a logical inverter 23 is connected to the control input of the second key 12 at the output of the analog inverter and the second control input of the fourth key 16 at the summing input of the pulse counter 18. Positive field a stable power supply 24 through the sixth key 19 is connected to the input of the analog integrator 22, and also through a self-opening button 7 - with the clip reset the information of the pulse counter 18. Note that in the latter case (to reset the information), you can use the usual (unstable) as a source ) source of power.
В процессе измерения заявляемое устройство работает следующим образом. In the process of measuring the inventive device operates as follows.
При замкнутом каркасе 2 пояс Роговского (фиг. 2) подносится к объекту измерения (шинам постоянного тока). При этом начальное значение взаимной индуктивности между поясом и токопроводом M(O)=0. Нажатием кнопки 7 (фиг. 1) сбрасывается возможная начальная информация в счетчике импульсов 18. С этого момента начинается процесс измерения. При охвате поясом Роговского пакета токоведущих шин взаимная индуктивность M(t) изменяется от M(O) = 0 до M(t1) = Mmax, где t1 - время полного охвата шин поясом Роговского. В обмотке пояса наводится ЭДС:
где I - измеряемый ток;
ψ - потокосцепление.When the
where I is the measured current;
ψ - flux linkage.
Сигнал с пояса 1 (фиг. 1) в виде ЭДС поступает на вход масштабного усилителя 3, выходное напряжение u(t) которого подается на вход цифрового интегратора 4, в котором процесс интегрирования
заменяется алгебраической суммой
где интервал времени ΔT определяется периодом выходного сигнала делителя частоты 15,
K - коэффициент пропорциональности.The signal from belt 1 (Fig. 1) in the form of an EMF is fed to the input of a large-scale amplifier 3, the output voltage u (t) of which is supplied to the input of a digital integrator 4, in which the integration process
replaced by algebraic sum
where the time interval ΔT is determined by the period of the output signal of the frequency divider 15,
K is the coefficient of proportionality.
Надо отметить, что в начале измерения при t = 0 напряжение u(t) = u(O) = 0. В конце измерения также u(t) = 0. В процессе измерения u(t) может изменяться по произвольному закону, в том числе в некоторые моменты может иметь и отрицательные значения. Это зависит от действий оператора. Однако процесс измерения производится медленно и частота выходного сигнала делителя 15 f = 1/ΔT сможет быть выбрана сравнительно низкой. It should be noted that at the beginning of the measurement at t = 0, the voltage u (t) = u (O) = 0. At the end of the measurement, also u (t) = 0. During the measurement, u (t) can change according to an arbitrary law, in including at some points may have negative values. It depends on the actions of the operator. However, the measurement process is slow and the output frequency of the divider 15 f = 1 / ΔT can be selected relatively low.
При анализе изменение частоты измерения в два раза не приводило к изменениям методических погрешностей. In the analysis, a twofold change in the measurement frequency did not lead to changes in methodological errors.
Процесс интегрирования с помощью узла 4 (фиг. 1) производится следующим образом. The integration process using node 4 (Fig. 1) is as follows.
Сигнал u(t) с выхода масштабного усилителя 3 поступает на инвертирующий вход первого компаратора 10 через первый ключ 9, если напряжение u(t) отрицательное, или - через аналоговый инвертор 11 и второй ключ 12, если напряжение u(t) - положительное. С этого момента, при замыкании шестого ключа 19 и размыкании седьмого ключа 21 от управляющего сигнала с делителя частоты 15, на вход аналогового интегратора 22 подается напряжение UО от стабильного источника питания 24. С выхода интегратора 22 сигнал подается на неинвертирующий вход второго компаратора 10. С выхода последнего подаются сигналы на включение четвертого и пятого ключей 16 и 17. Ключ 16 включается, если напряжение масштабного усилителя положительное, а ключ 17, когда - отрицательное. В эти интервалы времени импульсы с тактового генератора поступают на счетчик импульсов 18 (соответственно на суммирующий вход или на вычитающий).The signal u (t) from the output of the scale amplifier 3 is fed to the inverting input of the first comparator 10 through the first switch 9, if the voltage u (t) is negative, or through the analog inverter 11 and the second switch 12, if the voltage u (t) is positive. From this moment, when the sixth key 19 is closed and the seventh key 21 is opened from the control signal from the frequency divider 15, the voltage U О is supplied to the input of the analog integrator 22 from a stable power source 24. From the output of the integrator 22, the signal is supplied to the non-inverting input of the second comparator 10. From the output of the latter, signals are sent to turn on the fourth and fifth keys 16 and 17. Key 16 is turned on if the voltage of the large-scale amplifier is positive, and key 17 when it is negative. In these time intervals, the pulses from the clock are fed to the pulse counter 18 (respectively, to the summing input or subtracting).
На фиг. 3а показаны изменения во времени напряжения u(t) на выходе масштабного усилителя 3 и напряжения u
Процесс интегрирования заканчивается, когда u
Интервал τ (фиг. 3а), а следовательно, число импульсов, поступивших в счетчик, прямо пропорциональны напряжению u(t) (фиг. 3в). The interval τ (Fig. 3a), and therefore the number of pulses received by the counter, are directly proportional to the voltage u (t) (Fig. 3c).
Суммированием сигналов за все время измерения t1 в устройстве реализуется уравнение (6). Далее сигнал с выхода счетчика через дешифратор 5 подается на индикатор 6. Во второй полупериод (фиг. 3б) напряжения с выхода делителя частоты 15 ключ 21 замыкается, поэтому конденсатор аналогового интегратора 22 разряжается до нулевого напряжения в этот период времени.By summing the signals for the entire measurement time t 1 in the device, equation (6) is implemented. Next, the signal from the counter output through the decoder 5 is fed to the indicator 6. In the second half-period (Fig. 3b) of the voltage from the output of the frequency divider 15, the key 21 is closed, so the capacitor of the analog integrator 22 is discharged to zero voltage during this period of time.
Испытания прототипа показали, что при использовании такого способа измерения постоянного тока можно достигнуть высокой точности измерения, причем погрешности создаются в основном аналоговыми элементами устройства. Tests of the prototype showed that when using this method of measuring direct current, high measurement accuracy can be achieved, and the errors are created mainly by the analog elements of the device.
Как отмечалось, существенное влияние на погрешности оказывает значение частоты тактового генератора (ТГ) 13. В таблице (см. также приложение) приведены относительные погрешности для различных частот. As noted, the value of the frequency of the clock generator (TG) 13 has a significant impact on errors. The table (see also the appendix) shows the relative errors for different frequencies.
Следует отметить, что они обусловлены дискретностью преобразования аналогового напряжения u(t) в число импульсов. По характеру эти погрешности являются систематическими и поэтому при градуировке устройства они могут быть устранены. Погрешности же, обусловленные изменением значения и формы напряжения u(t) при правильном выборе частот генератора 13 и делителя частоты 15, также могут быть снижены до весьма малых значений (единицы сотых долей процента). It should be noted that they are due to the discrete nature of the conversion of the analog voltage u (t) to the number of pulses. By nature, these errors are systematic and therefore, when calibrating the device, they can be eliminated. Errors, due to changes in the value and shape of the voltage u (t) with the right choice of frequencies of the generator 13 and the frequency divider 15, can also be reduced to very small values (units of hundredths of a percent).
Заявляемое устройство может быть использовано в народном хозяйстве как метрологическое переносное устройство для измерения токов свыше 100 кА с целью поверки стационарных измерительных устройств без их демонтажа. The inventive device can be used in the national economy as a metrological portable device for measuring currents above 100 kA in order to verify stationary measuring devices without dismantling them.
По сравнению с прототипом диапазон расширяется с 50 кА до 250 кА и выше, а также увеличивается точность измерения, поскольку рабочая частота аналогового интегратора повышается, поэтому в нем можно использовать более прецизионные конденсаторы малой емкости. Кроме этого, существенно меньший период интегрирования (τ ≪ t1) полностью устраняет погрешность из-за дрейфа нуля интегратора.Compared to the prototype, the range extends from 50 kA to 250 kA and higher, and the measurement accuracy also increases, since the operating frequency of the analog integrator increases, therefore, it is possible to use more precision small capacitors in it. In addition, a significantly shorter integration period (τ ≪ t 1 ) completely eliminates the error due to the zero drift of the integrator.
Расчеты и испытания макета предлагаемого устройства позволяют утверждать, что погрешность измерения тока не превысит значения 0,05%. Calculations and tests of the layout of the proposed device suggest that the error in measuring the current does not exceed the value of 0.05%.
Заявляемый переносной цифровой измеритель больших постоянных токов представляет значительный интерес для народного хозяйства, так как позволит поверять стационарные измерительные установки без прекращения технологического процесса и упростить процесс поверки этих установок. The inventive portable digital meter of high constant currents is of considerable interest to the national economy, as it will allow you to verify stationary measuring devices without stopping the process and simplify the verification process of these installations.
Заявляемое устройство не оказывает отрицательного воздействия на состояние окружающей среды. The inventive device does not adversely affect the environment.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96113396A RU2131128C1 (en) | 1996-07-01 | 1996-07-01 | Portable digital meter of heavy direct currents |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96113396A RU2131128C1 (en) | 1996-07-01 | 1996-07-01 | Portable digital meter of heavy direct currents |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU96113396A RU96113396A (en) | 1998-10-20 |
RU2131128C1 true RU2131128C1 (en) | 1999-05-27 |
Family
ID=20182726
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96113396A RU2131128C1 (en) | 1996-07-01 | 1996-07-01 | Portable digital meter of heavy direct currents |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2131128C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2473096C1 (en) * | 2008-12-09 | 2013-01-20 | Фрониус Интернэшнл Гмбх | Method and device to detect dc current and device for contact welding |
RU2499265C2 (en) * | 2011-09-16 | 2013-11-20 | Закрытое акционерное общество "Электромонтажная фирма Каскад" (ЗАО "Каскад") | Method for calibration and verification of metering converters of high dc currents |
-
1996
- 1996-07-01 RU RU96113396A patent/RU2131128C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Кузнецов В.А. и др. Справочник: измерения в электронике./Под ред. Кузнецова В.А. -М.: Энергоатомиздат, 1987, с.62, рис. 2.31. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2473096C1 (en) * | 2008-12-09 | 2013-01-20 | Фрониус Интернэшнл Гмбх | Method and device to detect dc current and device for contact welding |
RU2499265C2 (en) * | 2011-09-16 | 2013-11-20 | Закрытое акционерное общество "Электромонтажная фирма Каскад" (ЗАО "Каскад") | Method for calibration and verification of metering converters of high dc currents |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2793910B2 (en) | Analog / digital converter with noise reduction effect | |
Brandolini et al. | A simple method for the calibration of traditional and electronic measurement current and voltage transformers | |
Shenil et al. | Development of a nonintrusive true-RMS AC voltage measurement probe | |
Rybski et al. | A high-resolution PXI digitizer for a low-value-resistor calibration system | |
Toth et al. | Power and energy reference system, applying dual-channel sampling | |
Petrovic | New digital multimeter for accurate measurement of synchronously sampled AC signals | |
Santrac et al. | A novel method for stochastic measurement of harmonics at low signal-to-noise ratio | |
Stenbakken et al. | High-accuracy sampling wattmeter | |
Svensson et al. | A measuring system for calibration of power analyzers | |
RU2131128C1 (en) | Portable digital meter of heavy direct currents | |
Petrovic et al. | Digital method for power frequency measurement using synchronous sampling | |
JP3142994B2 (en) | Power calculation device | |
KR940002724B1 (en) | Ac evaluation equipment and the mehtod for an ic tester | |
JPH0132692B2 (en) | ||
RU2133040C1 (en) | Reference meter of heavy direct currents | |
JP3625966B2 (en) | Frequency measuring device | |
JP2587970B2 (en) | Impedance measuring device | |
JP2589817Y2 (en) | LCR tester | |
SU1109690A1 (en) | Device for checking voltage transormeps | |
Kawagoe et al. | A digital system for calibrating active/reactive power and energy meters | |
Farret et al. | Electronic Instruments for Electrical Engineering | |
SU983551A1 (en) | Digital disbalanced measuring bridge | |
KR0160728B1 (en) | Phase detection method and circuit | |
Draganov | ELECTRICAL ENERGY MEASURING MODUL WITH GALVANOMAGNETIC CURRENT TRANSDUCER | |
SU741177A1 (en) | Microwave power measuring device |