RU2265228C1

RU2265228C1 - Device for measuring current of buses packet

Info

Publication number: RU2265228C1
Application number: RU2004114328/28A
Authority: RU
Inventors: Б.Ю. Горбатенко (RU); Б.Ю. Горбатенко; А.С. Енин (RU); А.С. Енин; А.Е. Наумов (RU); А.Е. Наумов; Т.И. Узикова (RU); Т.И. Узикова
Original assignee: Тверской государственный технический университет
Priority date: 2004-05-13
Filing date: 2004-05-13
Publication date: 2005-11-27

Abstract

FIELD: measuring equipment.

SUBSTANCE: device has measuring transformer, including magnetic duct of two U-shaped cores, compensation winding, Hall indicator, positioned in magnetic duct space, adding amplifier. Device is also provided with indicator of variable current component in form of current transformer with one secondary winding, wound on ferromagnetic core. Output of indicator of variable current component through resistor is connected to first input of compensation amplifier. Other resistor is enabled between first and second inputs of compensation amplifier. Output of compensation amplifier is connected to input of current-voltage transformer. Output of current-voltage transformer is connected to one of inputs of adding amplifier. In circuit of secondary winding of current transformer from output of compensating amplifier additionally alternating current is sent, which compensates current of magnetization current transformer and decreases error of measurement of current of buses packet.

EFFECT: higher resistance to interference, higher efficiency.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области электрических измерений, в частности к измерению больших постоянных токов пакета шин, полученных путем выпрямления переменного тока.The invention relates to the field of electrical measurements, in particular to the measurement of large constant currents of the tire package obtained by rectification of alternating current.

Известно устройство для измерения постоянных токов (Меерович Э.А., Андриевская Л.И. Измерение больших постоянных токов с использованием датчиков Холла. - Электричество, 1967, N 9, с.49-55), содержащее магнитопровод, охватывающий шины с измеряемым током, датчики Холла, расположенные в зазорах магнитопровода, усилитель и размагничивающие обмотки.A device for measuring constant currents (Meerovich EA, Andrievskaya LI. Measurement of large constant currents using Hall sensors. - Electricity, 1967, No. 9, p. 49-55), containing a magnetic circuit covering the busbars with the measured current , Hall sensors located in the gaps of the magnetic circuit, amplifier and demagnetizing windings.

Недостатком этого устройства является невысокая точность измерения из-за влияния полей рассеяния вследствие большой протяженности магнитопровода, что приводит к неравномерности намагничивания магнитопровода.The disadvantage of this device is the low measurement accuracy due to the influence of scattering fields due to the large length of the magnetic circuit, which leads to uneven magnetization of the magnetic circuit.

Известно также устройство для измерения тока пакета шин (RU №1713364, кл. G 01 R 19/00, 1999 г), содержащее немагнитную рамку, охватывающую систему шин с измеряемым током, на которой на равных промежутках размещены n измерительных элементов магнитной индукции, датчик Холла, формирователь импульсов, устройство выборки-хранения, генератор пилообразного напряжения и сумматор, выход которого является выходом всего устройства.It is also known a device for measuring the current of a bus package (RU No. 1713364, class G 01 R 19/00, 1999), comprising a non-magnetic frame covering a bus system with a measured current, on which n magnetic induction measuring elements are placed at equal intervals, a sensor Hall, pulse shaper, sampling-storage device, sawtooth voltage generator and adder, the output of which is the output of the entire device.

Недостатком известного устройства является возникновение погрешности в случае наличия пульсаций измеряемого тока, которая возникает после выпрямления приложенного к цепи напряжения.A disadvantage of the known device is the occurrence of an error in the case of ripples of the measured current, which occurs after rectification of the voltage applied to the circuit.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению относится устройство для измерения выпрямленного тока пакета шин (RU №2166765, кл. G 01 R 19/02, Н 02 Н 7/22, 2001 г.), содержащий измерительный преобразователь постоянных токов, включающий в себя немагнитную рамку, охватывающую систему шин с измеряемым током, на которой на равных промежутках размещены n измерительных элементов магнитной индукции, каждый из которых содержит концентратор магнитного поля в виде магнитопровода, в одном зазоре которого, расположенном в плоскости, перпендикулярной линиям магнитной индукции, создаваемой измеряемым током, размещен датчик Холла, один вывод которого соединен с земляной шиной, формирователь импульсов, выход которого соединен с первым входом устройства выборки-хранения; генератор пилообразного напряжения, подключенный через намагничивающую обмотку и резистор к земляной шине, причем точка соединения намагничивающей обмотки и резистора подключена ко второму входу устройства выборки-хранения, выход которого является выходом измерительного элемента магнитной индукции, причем все выходы измерительных элементов магнитной индукции соединены с входами сумматора, выход которого является выходом всего устройства. В устройство также введены повторитель напряжения и суммирующий усилитель на основе операционных усилителей, которые входят в состав каждого измерительного элемента магнитной индукции, а также датчик переменной составляющей тока в виде трансформатора тока с одной вторичной обмоткой, намотанной на ферромагнитном сердечнике, и преобразователь ток-напряжение на основе операционного усилителя, причем второй вывод датчика Холла соединен через повторитель напряжения с одним из входов суммирующего усилителя, выход которого подключен ко входу формирователя импульсов, датчик переменной составляющей тока включен между земляной шиной и входом преобразователя ток-напряжение, выход которого соединен с другим входом суммирующего усилителя, а также с соответствующими входами суммирующих усилителей других n-1 измерительных элементов магнитной индукции. Коэффициент передачи суммирующего усилителя выбирается такой, чтобы на его входе происходила компенсация переменной составляющей напряжений, подаваемых на его вход.The closest in technical essence to the claimed invention relates to a device for measuring the rectified current of a tire package (RU No. 2166765, CL G 01 R 19/02, H 02 H 7/22, 2001), comprising a direct current measuring transducer, including a non-magnetic frame covering a busbar system with a measured current, on which n measuring elements of magnetic induction are placed at equal intervals, each of which contains a magnetic field concentrator in the form of a magnetic circuit, in one gap of which is located in a plane, perpendicular To the lines of magnetic induction created by the measured current, there is a Hall sensor, one output of which is connected to the ground bus, a pulse shaper, the output of which is connected to the first input of the sample-storage device; a sawtooth voltage generator connected through a magnetizing winding and a resistor to the earth bus, and the connection point of the magnetizing winding and the resistor is connected to the second input of the sample-storage device, the output of which is the output of the magnetic induction measuring element, and all the outputs of the magnetic induction measuring elements are connected to the inputs of the adder whose output is the output of the entire device. A voltage follower and a summing amplifier based on operational amplifiers, which are part of each measuring element of magnetic induction, as well as a variable current component sensor in the form of a current transformer with one secondary winding wound on a ferromagnetic core, and a current-voltage converter for based on an operational amplifier, the second Hall sensor output connected via a voltage follower to one of the inputs of the summing amplifier, the output of which is connected to ode PFN sensor variable current component is connected between earth ground and the input of the voltage-current converter, whose output is connected to another input of the summing amplifier, as well as to corresponding inputs of the summing amplifiers of other n-1 sensing elements of the magnetic induction. The transfer coefficient of the summing amplifier is selected such that at its input there is compensation of the variable component of the voltages supplied to its input.

Недостатком прототипа является возникновение дополнительной погрешности, вносимой датчиком переменной составляющей тока в виде измерительного трансформатора тока с одной вторичной обмоткой. При протекании тока по первичной обмотке трансформатора тока в его вторичной обмотке возникают пульсации из-за того, что выпрямленный переменный ток содержит некоторую переменную составляющую. При трансформации этой переменной составляющей в трансформаторе тока возникает ток намагничивания, вносящий дополнительную погрешность при измерении.The disadvantage of the prototype is the occurrence of an additional error introduced by the sensor of the variable component of the current in the form of a measuring current transformer with one secondary winding. When current flows through the primary winding of the current transformer, ripples occur in its secondary winding due to the fact that the rectified alternating current contains some variable component. When this variable component is transformed, a magnetizing current occurs in the current transformer, introducing an additional measurement error.

Задачей изобретения является снижение погрешности измерений.The objective of the invention is to reduce the measurement error.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для измерения тока пакета шин, содержащем измерительный преобразователь постоянных токов, подключенный к входу суммирующего усилителя, к которому через преобразователь ток-напряжение также подключен датчик переменной составляющей тока в виде трансформатора тока с одной вторичной обмоткой, намотанной на ферромагнитном сердечнике, причем выход суммирующего усилителя через формирователь импульсов и устройство выборки-хранения соединен с сумматором, согласно изобретению, оно дополнительно содержит компенсирующий усилитель и резисторы, причем первый вход усилителя через один из резисторов подключен к выходу датчика переменной составляющей тока, а выход усилителя - к входу преобразователя тока в напряжение, другой резистор включен между первым и вторым входом усилителя.The problem is achieved in that in a device for measuring the current of a bus package containing a direct current measuring transducer connected to an input of a summing amplifier, to which a variable current component sensor is also connected through a current-voltage converter in the form of a current transformer with one secondary winding wound on ferromagnetic core, and the output of the summing amplifier through a pulse shaper and a sampling-storage device is connected to the adder, according to the invention, it is additional itelno comprises compensating amplifier and resistors, and the first input of the amplifier through one of the resistors connected to the output of the AC component of the sensor and the amplifier output - to the input of the current-voltage converter, another resistor connected between the first and second amplifier input.

Компенсация тока намагничивания происходит путем подачи в цепь вторичной обмотки трансформатора тока дополнительного переменного напряжения противоположной полярности, компенсирующего ток намагничивания трансформатора тока.The magnetization current is compensated by supplying an alternating voltage of opposite polarity to the secondary circuit of the transformer, compensating the magnetizing current of the current transformer.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена блок-схема устройства для измерения тока пакета шин; фиг.2 - схема компенсирующего усилителя; фиг.3 поясняет возникновение погрешности при пульсациях измеряемого тока.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a block diagram of a device for measuring the current package of tires; figure 2 - diagram of a compensating amplifier; figure 3 explains the occurrence of errors during ripple of the measured current.

Устройство для измерения тока пакета шин (фиг.1) включает: измерительный преобразователь постоянных токов 1, подключенный к входу суммирующего усилителя 2, к которому через преобразователь 3 ток-напряжение подключен датчик 4 переменной составляющей тока. Выход суммирующего усилителя 2 через формирователь импульсов 5 и устройство выборки-хранения 6 соединен с сумматором 7. При этом между преобразователем 3 ток-напряжение и датчиком 4 переменной составляющей тока включен компенсирующий усилитель 8, схема которого включает усилитель 9, сопротивление входной 10 и вторичной 11 цепи (фиг.2). Вход компенсирующего усилителя 8 подключен к сопротивлению 10, включенному в цепь вторичной обмотки трансформатора тока; а выход усилителя 9 включен последовательно в цепь той же обмотки трансформатора тока и к входу преобразователя 3 ток-напряжение.A device for measuring the current of a bus package (FIG. 1) includes: a direct current measuring transducer 1 connected to an input of a summing amplifier 2, to which a variable current component sensor 4 is connected through a current-voltage converter 3. The output of the summing amplifier 2 through the pulse shaper 5 and the sampling-storage device 6 is connected to the adder 7. In this case, a compensating amplifier 8 is connected between the current-voltage converter 3 and the sensor 4 of the alternating current component, the circuit of which includes an amplifier 9, input 10 and secondary 11 resistance chain (figure 2). The input of the compensating amplifier 8 is connected to a resistance 10 included in the secondary circuit of the current transformer; and the output of the amplifier 9 is connected in series to the circuit of the same winding of the current transformer and to the input of the current-voltage converter 3.

Датчик переменной составляющей тока 4 выполнен в виде трансформатора тока.The sensor of the variable component of current 4 is made in the form of a current transformer.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Сигнал с измерительного преобразователя 1 постоянных токов поступает на вход суммирующего усилителя 2. На второй вход суммирующего усилителя 2 подается компенсирующее напряжение с преобразователя 3 ток-напряжение, к которому подключен компенсирующий усилитель 8. Сам компенсирующий усилитель 8 получает сигнал с датчика 4 переменной составляющей тока. На выходе датчика 4 индуктируется переменная составляющая тока, пропорциональная переменной составляющей измеряемого тока. При появлении тока намагничивания во вторичной обмотке трансформатора тока, вызванного пульсацией выпрямленного переменного тока, протекающего в его первичной обмотке, компенсация тока намагничивания происходит путем подачи в цепь вторичной обмотки трансформатора тока с выхода компенсирующего усилителя 8 дополнительного переменного напряжения противоположной полярности. Тем самым компенсируется ток намагничивания трансформатора тока и повышается точность измерения.The signal from the direct current measuring transducer 1 is fed to the input of the summing amplifier 2. The compensating voltage from the current-voltage converter 3 is connected to the second input of the summing amplifier 2, to which the compensating amplifier 8 is connected. The compensating amplifier 8 itself receives a signal from the sensor 4 of the alternating current component. At the output of the sensor 4, an alternating current component is induced, proportional to the variable component of the measured current. When the magnetization current appears in the secondary winding of the current transformer, caused by the ripple of the rectified alternating current flowing in its primary winding, the magnetization current is compensated by supplying an additional alternating voltage of opposite polarity to the secondary winding of the current transformer from the output of the compensating amplifier 8. Thereby, the magnetization current of the current transformer is compensated and the measurement accuracy is increased.

Данное изобретение находится в стадии технического предложения и может быть использовано для измерения больших постоянных токов пакета шин.This invention is at the stage of a technical proposal and can be used to measure large constant currents of a tire package.

Claims

A device for measuring the current of a busbar package comprising a direct current measuring transducer connected to an input of a summing amplifier, to which a variable current component sensor is also connected through a current-voltage converter in the form of a current transformer with one secondary winding wound on a ferromagnetic core, and the output of the summing amplifier through a pulse former and a sample-storage device connected to an adder, characterized in that the device further comprises a compensating a amplifier and resistors, the first input of the amplifier through one of the resistors connected to the output of the sensor of the variable component of the current, and the output of the amplifier to the input of the current to voltage converter, another resistor connected between the first and second input of the amplifier.