RU2166218C2 - Instrument current transformer - Google Patents
Instrument current transformer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2166218C2 RU2166218C2 RU99103425A RU99103425A RU2166218C2 RU 2166218 C2 RU2166218 C2 RU 2166218C2 RU 99103425 A RU99103425 A RU 99103425A RU 99103425 A RU99103425 A RU 99103425A RU 2166218 C2 RU2166218 C2 RU 2166218C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transformer
- current
- winding
- output
- voltage
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для измерения с высокой точностью больших переменных токов в проводах, имеющих высокий потенциал относительно земли. The invention relates to the field of electrical engineering and can be used to measure with high accuracy large alternating currents in wires having a high potential relative to the ground.
Известен измерительный трансформатор тока для измерения в высоковольтных цепях (патент РФ N 2097864 H 01 F 38/28, 1997 г.), содержащий первый трансформатор с первичной и вторичной обмоткой, 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, причем первая обмотка второго трансформатора включена между выводами вторичной обмотки первого трансформатора, а точка соединения третьей обмотки второго трансформатора и резистора является выходом устройства. Known measuring current transformer for measurement in high voltage circuits (RF patent N 2097864 H 01 F 38/28, 1997), containing the first transformer with primary and secondary winding, the primary winding included in the circuit of the measured current, the second transformer containing three windings and an amplifier, the third winding being connected between the ground bus and the input of the amplifier, the output of which through the second winding and the resistor is connected to the ground bus, the first winding of the second transformer connected between the terminals of the secondary winding of the first ransformatora, and the junction point of the third winding of the second transformer and the resistor being the output device.
Недостатком такого трансформатора является его сравнительно большая масса и невысокая точность. The disadvantage of such a transformer is its relatively large mass and low accuracy.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является измерительный трансформатор тока (см. Электрическая часть электростанций/ Под ред. С. В. Усова. -Л.: Энергия, 1987. - 556 с.), содержащий трансформатор с первичной и двумя независимыми вторичными обмотками, при этом первичная обмотка включена в цепь измеряемого тока, одна из вторичных обмоток подсоединена к схеме расщепления, а ее выход соединен с мостовой схемой выпрямления, причем последняя соединена с двумя светодиодами, подключенными к световоду, а другая из вторичных обмоток подключена к одному из двух светодиодов. The closest in technical essence to the claimed one is a measuring current transformer (see. Electrical part of power plants / Edited by S. V. Usov. -L .: Energy, 1987. - 556 p.), Containing a transformer with a primary and two independent secondary windings in this case, the primary winding is included in the circuit of the measured current, one of the secondary windings is connected to the splitting circuit, and its output is connected to the bridge rectification circuit, the latter being connected to two LEDs connected to the optical fiber, and the other of the secondary windings The key to one of the two LEDs.
Недостатком прототипа является его большая масса, которая увеличивается при увеличении напряжения в цепи (при грубой оценке считается, что масса пропорциональна квадрату напряжения) и невысокая точность измерения. The disadvantage of the prototype is its large mass, which increases with increasing voltage in the circuit (with a rough estimate, it is believed that the mass is proportional to the square of the voltage) and low measurement accuracy.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является уменьшение массогабаритных показателей и увеличение точности измерения измерительного трансформатора тока. The problem to which the invention is directed, is to reduce the overall dimensions and increase the accuracy of the measurement of the measuring current transformer.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в измерительном трансформаторе тока, содержащем первый трансформатор с первичной и вторичной обмотками, причем первичная обмотка включена в цепь измеряемого тока, светодиод и световод, в отличие от прототипа введены усилитель, три резистора, вторая вторичная обмотка, сумматор токов, аналого-цифровой преобразователь, при этом первая вторичная обмотка первого трансформатора подсоединена между земляной шиной и инвертирующим входом усилителя, охваченным параллельной обратной связью через первый резистор, причем неинвертирующий вход усилителя соединен с земляной шиной, а вторая вторичная обмотка одним концом соединена с выходом усилителя, а вторым концом через второй резистор подключена на инвертирующий вход охваченного параллельной обратной связью через третий резистор сумматора токов, при этом неинвертирующий вход сумматора токов соединен с земляной шиной, а к выходу сумматора токов подключен аналого-цифровой преобразователь, соединенный в свою очередь со светодиодом, замкнутым на световод. The solution to this problem is achieved by the fact that in the current measuring transformer containing the first transformer with primary and secondary windings, the primary winding is included in the measured current circuit, an LED and an optical fiber, in contrast to the prototype, an amplifier, three resistors, a second secondary winding, a current adder are introduced , an analog-to-digital converter, wherein the first secondary winding of the first transformer is connected between the ground bus and the inverting input of the amplifier, covered by parallel feedback through the first resistor, and the non-inverting input of the amplifier is connected to the ground bus, and the second secondary winding is connected at one end to the output of the amplifier, and the second end is connected through the second resistor to the inverting input covered by parallel feedback through the third resistor of the current adder, while the non-inverting input of the current adder is connected with an earthing bus, and an analog-to-digital converter is connected to the output of the current adder, which in turn is connected to an LED closed to the light guide.
Кроме того, введен аналогичный первому второй трансформатор, содержащий одну первичную, три вторичных обмотки, два резистора и усилитель, при этом первая вторичная обмотка второго трансформатора последовательно включена со второй вторичной обмоткой первого трансформатора, причем выход первой вторичной обмотки второго трансформатора подключен через второй резистор на инвертирующий вход охваченного параллельной обратной связью через третий резистор сумматора токов, при этом неинвертирующий вход сумматора токов соединен с земляной шиной, вторая вторичная обмотка подсоединена между земляной шиной и усилителем, охваченным параллельной обратной связью через четвертый резистор, а третья вторичная обмотка одним концом подключена к выходу усилителя, а вторым, параллельно со вторым резистором, соединена через пятый резистор с сумматором токов, охваченным параллельной обратной связью через третий резистор, при этом выход сумматора токов подключен к аналого-цифровому преобразователю, выход которого замкнут на светодиод, причем последний соединен со световодом. In addition, a second transformer similar to the first one was introduced, containing one primary, three secondary windings, two resistors and an amplifier, while the first secondary winding of the second transformer is connected in series with the second secondary winding of the first transformer, and the output of the first secondary winding of the second transformer is connected through a second resistor to the inverting input covered by parallel feedback through the third resistor of the current adder, while the non-inverting input of the current adder is connected to ground No, the second secondary winding is connected between the ground bus and the amplifier, covered by parallel feedback through the fourth resistor, and the third secondary winding is connected at one end to the amplifier output, and the second, in parallel with the second resistor, is connected through the fifth resistor to the current adder, covered by parallel feedback communication through the third resistor, while the output of the current adder is connected to an analog-to-digital converter, the output of which is closed to an LED, the latter being connected to the optical fiber.
Кроме того, в качестве автономного источника электрического питания введены третий трансформатор с первичной и вторичной обмотками, два стабилитрона, выпрямительное устройство, фильтр низких частот, стабилизатор напряжения, при этом первичная обмотка включена в цепь измеряемого тока, вторичная обмотка замкнута на включенные встречно стабилитроны, к которым подключено выпрямительное устройство, которое в свою очередь подсоединено к фильтру низких частот, а выход последнего подключен к стабилизатору напряжения. Выход стабилизатора является выходом автономного источника питания. In addition, a third transformer with primary and secondary windings, two zener diodes, a rectifier device, a low-pass filter, a voltage regulator were introduced as an autonomous source of electrical power, while the primary winding is included in the measured current circuit, the secondary winding is shorted to the included zener diodes, to which is connected to a rectifier device, which in turn is connected to a low-pass filter, and the output of the latter is connected to a voltage regulator. The output of the stabilizer is the output of an autonomous power source.
Предлагаемый измерительный трансформатор тока размещается на высоковольтном проводе, относительно которого имеет плавающий потенциал. Информационный сигнал передается к потребителю по световоду (диэлектрическому) в виде световых импульсов. The proposed measuring current transformer is placed on a high-voltage wire, relative to which it has a floating potential. The information signal is transmitted to the consumer through the fiber (dielectric) in the form of light pulses.
Благодаря тому, что обмотки трансформатора тока имеют плавающий потенциал и между ними отсутствует существенная разность потенциалов, к изоляции разделяющий их цепи не предъявляется существенных требований и она может быть выполнена как у обычных не высоковольтных трансформаторов. В итоге масса трансформатора вместо сотен-тысяч килограмм становится равной нескольким десяткам килограммам. Высокое напряжение оказывается приложенным к световоду. Так как диэлектрическая прочность его обычно во много раз больше той напряженности электрического поля, которая будет наблюдаться в самой высоковольтной цепи, то пробоя диэлектрика не будет. Вследствие большой длины световода к удельной диэлектрической прочности его не предъявляется никаких специальных требований. Световод может содержать тонкую жилу светопроводящего волокна или быть выполненным полым. В любом из этих случаев масса световода будет небольшой, особенно если используется жила светопроводящего волокна. Диаметр световода будет определяться только его механической прочностью. Поэтому масса световода также не будет превышать нескольких килограмм. Due to the fact that the windings of the current transformer have a floating potential and there is no significant potential difference between them, there are no significant requirements for the isolation of the circuit separating them and it can be performed like conventional non-high voltage transformers. As a result, the mass of the transformer instead of hundreds of thousands of kilograms becomes equal to several tens of kilograms. High voltage is applied to the fiber. Since its dielectric strength is usually many times greater than the electric field strength that will be observed in the high-voltage circuit itself, there will be no breakdown of the dielectric. Due to the long fiber length, no specific requirements are imposed on its specific dielectric strength. The light guide may comprise a thin core of the light guide fiber or be hollow. In any of these cases, the mass of the fiber will be small, especially if a core of light-conducting fiber is used. The diameter of the fiber will be determined only by its mechanical strength. Therefore, the mass of the fiber will also not exceed several kilograms.
Увеличение точности достигнуто за счет введения второго трансформатора с электронной коррекцией, аналогичного первому. Токи, получаемые от первого и второго трансформаторов, суммируются сумматором токов с преобразованием ток-напряжение, преобразуются в код с помощью аналого-цифрового преобразователя. Далее полученный код преобразуется с помощью светодиода в световые импульсы, которые направляются в световод, идущий к потребителю информации. The increase in accuracy was achieved by introducing a second transformer with electronic correction, similar to the first. The currents received from the first and second transformers are summed by the current adder with current-voltage conversion, converted into a code using an analog-to-digital converter. Next, the resulting code is converted using an LED into light pulses, which are sent to a fiber that goes to the consumer of information.
Внутри измерительного трансформатора тока имеется собственный источник питания, который работает от цепи измеряемого тока. Inside the measuring current transformer there is its own power supply, which operates from the measured current circuit.
Существо устройства поясняется чертежами. The essence of the device is illustrated by drawings.
На фиг. 1 приведена схема расположения предлагаемого измерительного трансформатора тока. На высоковольтном проводе 1 укреплен измерительный трансформатор тока 2, выход которого с помощью световода 3 подсоединен к входу приемника информации о величине измеряемого тока. In FIG. 1 shows the location of the proposed measuring current transformer. A measuring current transformer 2 is strengthened on the high-voltage wire 1, the output of which is connected to the input of the receiver of information about the magnitude of the measured current with the help of a light guide 3.
Предлагаемый трансформатор тока 2 имеет плавающее значение собственного потенциала, близкое к потенциалу высоковольтного провода 1, не имеет гальванических контактов с внешними устройствами и выполнен в виде самостоятельной автономной конструкции (см. фиг. 1). The proposed current transformer 2 has a floating value of its own potential, close to the potential of high-voltage wire 1, does not have galvanic contacts with external devices and is made in the form of an independent autonomous design (see Fig. 1).
На фиг. 2 приведена функциональная схема предлагаемого измерительного трансформатора тока. Он содержит первый трансформатор T1, который имеет первичную обмотку 4, включенную в цепь измеряемого тока, первую вторичную oбмотку 5, подключенную между земляной шиной и инвертирующим входом усилителя 6 DA1, охваченного параллельной обратной связью через первый резистор 7 R1, причем неинвертирующий вход усилителя подключен к земляной шине, а его выход подключен к выводу второй вторичной обмотки 8 первого трансформатора T1 - обмотке обратной связи, подсоединенной таким образом, что магнитный поток, созданный в ней, уменьшал бы магнитный поток в магнитопроводе первого трансформатора и сигнал в обмотке 5, последовательно с которой включена первая вторичная обмотка 9 второго трансформатора T2, второй конец которой подключен к инвертирующему входу сумматора токов с преобразованием ток-напряжение 10 DA2 через второй резистор 11 R4, при этом сумматор токов с преобразованием ток- напряжение охвачен обратной связью через третий резистор 12 R5, а неинвертирующий вход его соединен с земляной тиной. Второй трансформатор T2 - аналогичен первому трансформатору T1. Он содержит первичную обмотку 13, первую вторичную обмотку 9, аналогичную обмотке 8, причем количество витков обмоток 8 и 9 одинаково, вторую вторичную обмотку 14, аналогичную обмотке 5, подключенную между земляной шиной и инвертирующим входом усилителя 15 DAS, аналогичного усилителю 6, который охвачен обратной связью через четвертый резистор 16 R2, причем неинвертирующий вход усилителя соединен с земляной шиной. Выход усилителя 15 подключен к обмотке обратной связи 17 - третьей вторичной обмотке второго трансформатора T2, аналогичной обмотке 8, второй конец которой подключен через пятый резистор 18 R3 к сумматору токов с преобразованием ток-напряжение 10, который преобразует сумму входящих в него через второй 11 и пятый 18 резисторы токов в напряжение. К выходу сумматора токов подключен аналого-цифровой преобразователь 19, выход которого замкнут на светодиод 20, а он в свою очередь соединен с приемником информации о величине измеряемого тока световодом 21. Третий трансформатор T3 с первичной обмоткой 22, вторичной обмоткой 23, которая замкнута на стабилитроны 24 VD1 и 25 VD2, включенные встречно. К стабилитронам подключено выпрямительные устройство 26, которое в свою очередь подсоединено к фильтру низких частот 27, а выход последнего подключен к стабилизатору напряжения 28. Выход стабилизатора является выходом третьего трансформатора - трансформатора питания. In FIG. 2 shows a functional diagram of the proposed measuring current transformer. It contains a first transformer T1, which has a
Работа предлагаемого устройства заключается в следующем. Измеряемый ток i протекает по высоковольтному проводу, являющемуся первичной обмоткой первого, второго и третьего трансформаторов. Протекая через обмотку первого трансформатора он наводит в обмотке 5 ЭДС. Она усиливается усилителем 6 и создает в последовательно включенных обмотках 8 и 9 электрический ток, который уменьшает ЭДС в обмотке 5. При достаточно большом коэффициенте усиления усилителя 6 ЭДС обмотки 5 стремится к нулю, а намагничивающая сила обмотки 8 практически уравновешивает намагничивающую силу обмотки 4. Ток обмотки 8 подается на резистор 11. Для второго трансформатора входным сигналом является погрешность преобразования тока первым трансформатором. Это обусловлено тем, что намагничивающие силы обмоток 9 и 13 направлены встречно. Если бы погрешность преобразования отсутствовала, то i · W13 - i8 · W9= 0 (Wi - число витков i-обмотки) и ЭДС в обмотке 14 равна нулю. При наличии погрешности преобразования у первого трансформатора сигнал погрешности является входным для второго трансформатора. Он наводит в обмотке 14 ЭДС, которая усиливается усилителем 15. Усилитель 15 создает в обмотке обратной связи 17 ток, который уменьшает ЭДС обмотки 14. При большом коэффициенте усиления усилителя 15 ток обмотки 17 оказывается близким к току погрешности преобразования тока первым трансформатором (i17≈ Δ i8). Этот ток погрешности суммируется с током i8. В итоге на вход преобразователя ток-напряжение подается сумма токов обмотки 8 i8 и погрешности преобразования i17. Если бы i17 = Δ i8, то погрешность преобразования тока отсутствовала бы полностью. Так как i17 отличается от Δ i8, то погрешность преобразования тока все же будет иметь место. Но это будет погрешность от погрешности. Поэтому роль ее будет незначительна. Благодаря второму трансформатору, в котором выделяется сигнал погрешности, который в дальнейшем суммируется (со знаком минус) с сигналом, имеющим погрешность, точность преобразования резко повышается. Поэтому на вход аналого-цифрового преобразователя 19 подается напряжение, полученное в результате бесконтактного преобразования тока, погрешность которого близка к нулю. С выхода аналого-цифрового преобразователя сигнал снимается в виде кода, который с помощью светодиода 20 преобразуется в световые вспышки. Этот свет передается к приемнику через световод 21. Так как аналого-цифровые преобразователи в настоящее время выполняются с большой точностью, то погрешность преобразования измерительного трансформатора тока будет малой, а светодиод и световод погрешностей не вносят. Таким образом, благодаря наличию существенных признаков достигается увеличение точности трансформатора.The operation of the proposed device is as follows. The measured current i flows through the high-voltage wire, which is the primary winding of the first, second and third transformers. Flowing through the winding of the first transformer, he induces in the winding 5 EMF. It is amplified by the
При протекании измеряемого тока в обмотке 22 третьего трансформатора в обмотке 23 наводится ЭДС. При достижении ее значения уровня пробоя стабилитронов 24, 25 последние открываются. Через обмотку 23 потечет электрический ток, размагничивающий магнитопровод третьего трансформатора. С момента пробоя стабилитронов третий трансформатор из преобразователя ток-напряжение преобразуется в трансформатор тока. В итоге на стабилитронах 24, 25 будет меандр переменного напряжения, величина которого равна напряжению стабилизации. Это напряжение выпрямляется выпрямителем 26. Пульсации его сглаживаются фильтром низких частот 27. Напряжение питания микросхем стабилизируется с помощью стабилизатора напряжений 28. Таким образом, при протекании электрического тока в измерительной цепи он преобразуется в напряжение, питающее микросхемы и обеспечивающее их работу. В результате этого исключается необходимость гальванического соединения измерительного трансформатора тока с какими либо внешними устройствами и обеспечивается плавающий потенциал всех элементов внутри трансформатора тока. When the measured current flows in the winding 22 of the third transformer, an EMF is induced in the winding 23. Upon reaching its value of the breakdown level of the
Заявляемое устройство позволяет измерить большие переменные токи в высоковольтных линиях электропередачи. При этом оно имеет сравнительно малую массу и высокую точность. The inventive device allows you to measure large alternating currents in high voltage power lines. Moreover, it has a relatively low weight and high accuracy.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99103425A RU2166218C2 (en) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | Instrument current transformer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99103425A RU2166218C2 (en) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | Instrument current transformer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU99103425A RU99103425A (en) | 2000-12-10 |
RU2166218C2 true RU2166218C2 (en) | 2001-04-27 |
Family
ID=20216183
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99103425A RU2166218C2 (en) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | Instrument current transformer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2166218C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2592034C1 (en) * | 2015-06-01 | 2016-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Method for remote monitoring of rail track switch shape |
RU2599458C1 (en) * | 2015-05-08 | 2016-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Method for remote detection of passage of rolling stock wheel pairs and device therefor |
RU2608335C2 (en) * | 2015-04-29 | 2017-01-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Optical-electronic current and voltage sensor |
-
1999
- 1999-02-22 RU RU99103425A patent/RU2166218C2/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
УСОВ С.В. Электрическая часть электростанций. - Л.: Энергия, 1987, С.370-372. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2608335C2 (en) * | 2015-04-29 | 2017-01-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Optical-electronic current and voltage sensor |
RU2599458C1 (en) * | 2015-05-08 | 2016-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Method for remote detection of passage of rolling stock wheel pairs and device therefor |
RU2592034C1 (en) * | 2015-06-01 | 2016-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Method for remote monitoring of rail track switch shape |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2108587C1 (en) | Current intensity measuring transducer | |
EP2115863A1 (en) | Load current detection in electrical power converters | |
US6437554B1 (en) | High current measurement system incorporating an air-core transducer | |
RU2166218C2 (en) | Instrument current transformer | |
EP0670502A1 (en) | Electrical quantity measurement device | |
JPH0755045B2 (en) | Indirect detection and control circuit of output current of DC-DC converter | |
RU2648020C1 (en) | Device for measuring ac voltage and voltage with galvanic distribution | |
US5952855A (en) | Circuit with multiple output voltages for multiple analog to digital converters | |
KR200190768Y1 (en) | United transformer for current/zero phase | |
SU1246015A1 (en) | Permanent-magnet electronic current-to-voltage converter | |
SU1661651A1 (en) | Current-to-voltage converter | |
RU2234706C1 (en) | Measuring direct current transformer | |
KR0177988B1 (en) | DC current sensing circuit using current transformer | |
SU864149A1 (en) | Current-to-voltage converter | |
SU1164619A1 (en) | D.c.instrument transducer | |
HU190346B (en) | Electric current measuring circuit arrangement | |
SU1190275A1 (en) | Method of measuring density of current in current conductor and apparatus for accomplishment of same | |
RU2165626C1 (en) | Measuring converter of heavy current | |
SU1095098A1 (en) | Device for converting complex impedance modulus change to active signal | |
SU1629857A1 (en) | Optoelectronic device for checking current in high-voltage circuits | |
SU1257532A1 (en) | Current-to-voltage converter | |
SU938171A1 (en) | Current pickup | |
RU7748U1 (en) | DC VOLTAGE TRANSMITTER WITH DC VOLTAGE WITH ELECTRICAL ISOLATION | |
SU130982A1 (en) | Static Power Measuring Converter in AC Circuits | |
RU11899U1 (en) | HIGH VOLTAGE TRANSMITTER |