RU21840U1 - Компенсационный трансформатор тока - Google Patents

Abstract

Компенсационный трансформатор тока, содержащий первую обмотку, включенную в цепь измеряемого тока, вторую обмотку, подключенную между входами дифференциального усилителя на основе первого операционного усилителя (ОУ), третью обмотку, один вывод которой через первый резистор подключен к земляной шине, отличающийся тем, что выход дифференциального усилителя через конденсатор подключен к инвертирующему входу второго ОУ, неинвертирующий вход которого заземлен, а выход подключен к другому выводу третьей обмотки, причем между неинвертирующим входом и выходом второго ОУ включен второй резистор.

Description

КОМПЕНСАЦИОННЫЙ ТРАНСФОРМАТОР ТОКА

Полезная модель относится к области электрических измерений, в частное ги, к измерению переменных токов.

Известны измерительные трансформаторы тока (см. К.Л.Куликовский, B.5I.Купер Меюды и средства измерений. -М.: Энергоатом из дат, 1986.), недостатком которых является наличие погрешностей вследствие наличия в трансформаторе магнитопровода из ферромагнитного материала.

Известны так называемые компенсационные трансформаторы тока (К1 1) (см. М.Б.Лейтман. Нормирующие измерительные преобразователи электрических сигналов. - М.: Энергоатомиздат, 198(J. - С.26-31). Одна обмотка такого I рансформатора включается в цепь измеряемого тока, другая является выходной, а третья подсоединяется к входу усилителя с большим коэффициентом усиления. Такие устройства имеют малые пофешности преобразования тока за счет отрицательной обратной связи, но их недостатком является наличие пофешности от влияния синфазной помехи.

Наиболее близким по технической сущности «. заявляемому является КТ1 трансформатор тока (см. М.Б.Лейтман. Нормир; ющие измерительные преобразовате.и электрических сигналов. - М.: Энбргоатомиздат, 1986. С.4(). рис.2.9,а), который содержит дифференциальный усилитель, служащий для уменьшения влияния синфазной помехи, возникающей вследствие наличия межобмоточных емкостей трансформатора. Такое устройство принято в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является невозможность полного устранения влияния сигнала помехи. Это связано с необходимостью обеспечения большого значения коэффициента усиления дифференциального усилителя (ДУ), что сопровождается выбором различных номиналов сопротивлений резисто- ..- -.. ,2--. .0 ;о: ,i;-- i , Т ;

МПКН01Р40/00

,()

ров, входящих в состав ДУ. При этом наличие неизбежного разброса их параме гров и приводит к возникновению указанного выше недостатка.

Сущность рещения состоит в стремлении получить технический результат, заключающийся в повышении точности преобразования тока, за счет снижения влияния синфазной помехи.

Указаиный технический результат достигается тем, что в известном компенсационном трансформаторе тока, содержащем первую обмотку, включенную в цепь измеряемого тока, вторую обмотку, подключенную между входами дис)(|)еренциального усилителя на основе первого операционного уси.чителя (ОУ), гретью обмотку, один вывод которой через первый резистор подключен к земляной шине, особенность заключается в том, что выход диф{})еренциального усилителя через конденсатор подключен к инвертирующему входу второго ОУ, неинвертируюший вход которого заземлен, а выход подключен к другому выводу третьей обмотки, причем между неинвертирую цим входом и выходом второго ОУ включен второй резистор.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что заявителем не обнаружено аналога, характеризуюшегося признаками, тождественными всем признакам заявленной полезной модели, а определение из перечня аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных по отнощению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле полезной модели. Следовательно, заявляемая полезная модель соответствует условию «новизна.

На чер1еже представлена схема трансформатора. Он содержит трансформатор с первой 1, второй 2 и третьей 3 обмотками; первый резистор 4; дифференциальный усилитель (ДУ) 5 на основе первого ОУ; конденсатор 6; второй резистор 7; второй ОУ 8, Вывод 9 является выходом компенсационного трансформатора.

Устройство работает следующим образом. Обмотка I включается в цепь измеряемого гока //. С обмотки 2 снимается напряжение, подаваемое на ДУ 5. Д:1я обеспечения правильной работы ДУ необходимо выполнение условий:

/,-/, и ,,(1)

которые позволяют устранить на выходе ДУ напряжение от действия синфазной помехи. Кроме этого, для обеспечения большбго коэффициента усиления ДУ 5, в прототипе нужно также выполнить еще два условия:

,(2)

что необходимо для увеличения глубины отрицательной обратной связи по магнитному потоку в трансформаторе с целью снижения погрешностей преобразования тока.

В реальном случае вследствие разброса параметров резисторов ДУ 5 их сопротивления RI (,2,3,4} не равны номинальным Л1ачениям/ /„:

,( / .ад,(3)

где f)/,,H - отклонения сопротивлений резисторов от номинальных значений. При угом условия (1) не выполняются: , и напряжение помехи на выходе ДУ 5 можно найти по выражению (см. М.Б.Лейтман. Нормирующие измерительные преобразователи электрических сигналов. - М.: Энергоатом издат, 1986. - С.39):

L,(p,,(6R: SR -SR3+SR4),(4)

где „ - синфазная помеха (сигнал, приложенный к (рбоим входам ДУ 5). Из (4) видно, что напряжение помехи равно нулю при

(SR/-(R: )0,(5)

что легче обеспечить при равенстве всех сопротивлений резисторов ДУ 5:

Rr R.r- R4.(6)

Этого можно достигнуть, например, с помощью замеров сопротивлений прецизионным омметром. В этом случае отклонения сопротивлений от номинальных значений будут компенсировать друг друга согласно (5).

Mo поскольку при условии (6) коэффициент передачи ДУ 5 равен единице, 10 в схем КГТ включен усилитель напряженияна основе второго ОУ 8. Его коэффициент передачи определяется соотношением сопротивлений второго резистору 7 и конденсатора 6 и может быть выбран достаточно большим для обеспечения глубокой отрицательной обратной связи по магнитному потоку с целью, как отмечалось, снижения погрешностей преобразования тока. В эгомх;лучае выходной ток КТТ

(-

где WI и W} количества витков соответственно обмоток 1 и 3. При этом конденсатор 6 обеспечивает снижение постоянной составляющей напряжения на выходе С)У 8, возникающей вследствие наличия напряжения смещения второго ОУ 8.

Таким обраюм, 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 преобразования тока, за сче снижения влияния синфазной помехи. Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию «промышленная применимость.

Claims (1)

1. Компенсационный трансформатор тока, содержащий первую обмотку, включенную в цепь измеряемого тока, вторую обмотку, подключенную между входами дифференциального усилителя на основе первого операционного усилителя (ОУ), третью обмотку, один вывод которой через первый резистор подключен к земляной шине, отличающийся тем, что выход дифференциального усилителя через конденсатор подключен к инвертирующему входу второго ОУ, неинвертирующий вход которого заземлен, а выход подключен к другому выводу третьей обмотки, причем между неинвертирующим входом и выходом второго ОУ включен второй резистор.