SK288822B6 - Obvod na kompenzáciu magnetického toku v jadre meracieho transformátora prúdu - Google Patents
Obvod na kompenzáciu magnetického toku v jadre meracieho transformátora prúdu Download PDFInfo
- Publication number
- SK288822B6 SK288822B6 SK50011-2014A SK500112014A SK288822B6 SK 288822 B6 SK288822 B6 SK 288822B6 SK 500112014 A SK500112014 A SK 500112014A SK 288822 B6 SK288822 B6 SK 288822B6
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- output
- arm
- core
- compensating
- bridge
- Prior art date
Links
- 230000004907 flux Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 38
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 11
- 238000013461 design Methods 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
Vynález sa týka obvodu na kompenzáciu magnetického toku v jadre meracieho transformátora prúdu, pozostávajúceho z magnetického jadra aspoň s jedným primárnym vinutím a jedným sekundárnym vinutím. Sekundárne vinutie (1) spojené do série s meracím rezistorom (4) tvorí prvé rameno (13) a odporový delič (5) napätia s riadeným deliacim pomerom tvorí druhé rameno (14) kompenzačného mostíka (19). Prvé rameno (13) a druhé rameno (14) sú spojené paralelne a body spojenia prvého ramena (13) a druhého ramena (14) tvoria budiace uzly (15), (16) kompenzačného mostíka (19). Bod spojenia sekundárneho vinutia (1) a meracieho rezistora (4) tvorí prvý výstupný uzol (17) a výstup z odporového deliča (5) napätia tvorí druhý výstupný uzol (18) kompenzačného mostíka (19). Výstupné uzly (17), (18) sú pripojené cez hornopriepustný filter (6) na vstupy diferenciálneho zosilňovača (7) a cez dolnopriepustný filter (8) k vstupom riadiacej jednotky (9). Diferenciálny zosilňovač (7), vybavený obvodom na pridanie jednosmernej zložky do výstupného napätia, je na svojom výstupe pripojený k budiacim uzlom (15), (16) s polaritou vytvárajúcou slučku negatívnej spätnej väzby vyrovnávajúcej kompenzačný mostík (19) do stavu s nulovým diferenciálnym striedavým napätím medzi výstupnými uzlami (17), (18). Kompenzačný mostík (19) je vyrovnávaný do stavu s nulovým diferenciálnym jednosmerným napätím medzi výstupnými uzlami (17), (18) riadením deliaceho pomeru odporového deliča (5) napätia riadiacou jednotkou (9).
Description
Oblasť techniky
Vynález sa týka oblasti meracích transformátorov prúdu, a to presných meracích transformátorov používaných na merania prúdu, výkonu, elektrickej energie, kvality dodávky elektrickej energie a pod. Vynález sa zaoberá obvodovým usporiadaním, ktoré kompenzuje chyby merania spôsobené budením magnetického obvodu.
Doterajší stav techniky
Merací prúdový transformátor je bežný prostriedok na transformáciu elektrického prúdu tečúceho cez obvody, ktoré sú predmetom merania na hodnoty akceptovateľné meracími zariadeniami. Požíva sa na merame elektrického prúdu, výkonu, energie, kvality dodávky a súvisiacich veličín.
Merací prúdový transformátor principiálne pozostáva z cievok vinutých na magnetickom jadre. Merací prúdový transformátor je všeobecne zdroj chyby merania vzhľadom na neideálne vlastnosti reálneho fyzikálneho objektu. Chyba merania sa prejaví ako odchýlka amplitúdy, fázy, tvaru signálu a pod, výstupnej veličiny od budiaceho vstupného prúdu. Veľkosť chyby merania závisí od pracovných podmienok meracieho transformátora, t. j. magnetizácie jadra, pracovného prúdu, záťaže, pracovnej frekvencie, teploty, dokonalosti spoja pri kliešťových typoch transformátora a pod. Čiastková eliminácia vnesenej chyby sa dá vykonať základnou kalibráciou a následnou korekciou založenou na kalibračných dátach. Tento prístup nie je úspešný, ak sa podmienky merania líšia od podmienok kalibrácie. Niektoré zdroje chýb, ako napr. chyba tvaru signálu, nie je možné vzhľadom na komplexnosť závislosti od meracích podmienok ani eliminovať.
Na minimalizáciu chyby merania prúdovými transformátormi sa používajú v zásade tri známe techniky:
Multijadrový dizajn s viacnásobnými vinutiami, ktorý minimalizuje magnetický tok pracovného magnetického jadra pomocou elektronicky riadeného prídavného pomocného magnetického jadra. Všeobecnou nevýhodou tohto multijadrového dizajnu je mechanicky komplikovaná konštrukcia sťažujúca jeho praktické aplikácie. Vzhľadom na technické obmedzenia a vyššiu realizačnú cenu sa tento multijadrový dizajn požíva na pevných precíznych meracích zostavách a nie je ho možné použiť v kliešťových typoch meracích transformátorov. Príklad multijadrového dizajnu je zverejnený v US patente No. 3534247 udelenému Miljanicovi.
Jednojadrový dizajn s viacnásobnými vinutiami používa prídavné snímacie vinutie na elektronickú reguláciu výstupného prúdu tak, aby indukované napätie na tomto snímacom vinutí bolo nulové, a tým bolo zaručené minimálne budenie magnetického jadra. Nevýhoda tohto jednojadrového riešenia s prídavným snímacím vinutím je vyššia cena v porovnaní s jadrom bez snímacieho vinutia. Ďalšou nevýhodou je zvýšený elektrický odpor pracovného vinutia vzhľadom na redukciu objemu pracovného vinutia pomocným snímacím vinutím. Toto zvýšenie elektrického odporu pracovného vinutia spôsobuje zvýšenie kompenzačného výkonu dodávaného kompenzačným zosilňovačom. Príklad meracieho prúdového transformátora s pomocným snímacím vinutím je zverejnený v US patente No. 5276394 udelenému Mayfeldovi a US patentu No, 4628251 udelenému Halderovi. US patent No. 6177791 udelený Friedrichovi Lenhardovi zverejňuje zostavu jednojadrového dizajnu s dvojitým kompenzačným zosilňovačom vybudeným externým snímačom magnetického poľa.
Jednojadrový dizajn s jedným vinutím s minimalizáciou magnetického toku pracovného magnetického jadra pomocou virtuálnej negatívnej impedancie záťaže. Virtuálna negatívna impedancia sa realizuje pomocou pozitívnej spätnej väzby odvodenej zo známeho obvodového modelu transformátora. Principiálna publikácia teórie a praktická realizácia jednojadrového dizajnu s jedným sekundárnym vinutím s negatívnou zaťažovacou impedanciou je „Electronic Error Reduction System for Clamp-On Probes and Measuring Current Transformers“ od Slomovitza publikovaná v IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. vol. 49, No. 6, December 2000. Záporná kompenzačná impedancia je všeobecne odvodená od očakávaného celkového odporu sekundárnej prúdovej cesty. Modifikovaná verzia tohto obvodového riešenia je zverejnená v US patente 7525297 udelenom Umberto Gibellinimu. Odlišný spôsob kompenzácie je publikovaný v US patent 6590380B2 Thomasa G. Edela, kde kompenzačné napätie pre sekundárne vinutie je vypočítané a aplikované pomocou externej indukčnej cievky.
Výhodou jednojadrového dizajnu je jeho jednoduchá aplikovateľnosť aj na kliešťové typy meracích transformátorov. Nevýhodou známych riešení s virtuálnou negatívnou záťažou je ich obmedzená presnosť. Vzhľadom na zmeny meracích podmienok nie je možné predpovedať reálnu impedanciu transformátora, a tým je kompenzácia nepresná, čo vedie k zvýšenej chybe merania v reálnych pracovných podmienkach.
Zo súčasného stavu techniky vyplýva potreba nového spôsobu a obvodu na adoptívnu kompenzáciu magnetického toku v jadre meracieho transformátora prúdu s jedným magnetickým jadrom a jedným sekundárnym vinutím, ktorá automaticky minimalizuje chybu merania pri variabilných parametroch transformátora.
Podstata vynálezu
Predmetom vynálezu je obvod a spôsob adaptívnej kompenzácie magnetického toku v jadre meracieho transformátora prúdu, pozostávajúceho z jedného magnetického jadra s jedným sekundárnym vinutím. Podstata vynálezu spočíva v tom, že sekundárne vinutie transformátora spojené do série s meracím rezistorom tvorí prvé rameno a odporový delič napätia s riadeným deliacim pomerom tvorí druhé rameno kompenzačného mostíka. Prvé rameno a druhé rameno sú spojené paralelne. Body spojenia prvého ramena a druhého ramena tvoria budiace uzly kompenzačného mostíka. Bod spojenia sekundárneho vinutia a meracieho rezistora tvorí prvý výstupný uzol kompenzačného mostíka. Výstup z odporového deliča napätia tvorí druhý výstupný uzol kompenzačného mostíka. Výstupné uzly sú pripojené cez hornopriepustný filter na vstupy diferenciáíneho zosilňovača a cez doinopriepustný filter k vstupom riadiacej jednotky. Diferenciálny zosilňovač je vybavený obvodom na pridanie jednosmernej zložky do výstupného napätia na svojom výstupe a je pripojený k budiacim uzlom kompenzačného mostíka s polaritou, ktorá vytvára slučku negatívnej spätnej väzby vyrovnávajúcej kompenzačný mostík do stavu s nulovým diferenciálnym napätím medzi výstupnými uzlami. Riadiaca jednotka súčasne vyrovnáva kompenzačný mostík do stavu s nulovým diferenciálnym jednosmerným napätím medzi výstupnými uzlami mostíka prostredníctvom riadenia deliaceho pomeru odporového deliča napätia.
Jednosmerná regulačná slučka mostíka je tvorená meracím rezistorom a jednosmerným odporom sekundárneho vinutia v prvom ramene mostíka, odporovým deličom druhého ramena mostíka a riadiacou jednotkou. V stave jednosmerného vyváženia mostíka na nulové diferenciálne jednosmerné napätie medzi výstupnými uzlami je deliaci pomer deliča tvoreného meracím rezistorom a jednosmerným odporom sekundárneho vinutia zhodný s deliacim pomerom odporového deliča napätia. Striedavá spätnoväzobná regulačná slučka tvorená homopriepustným filtrom a diferenciálnym zosilňovačom automaticky vyvažujúca mostík do nulového diferenciálneho napätia na výstupoch mostíka zabezpečuje, že celé striedavé výstupné napätie je len na jednosmernom odpore sekundárneho vinutia. Tým sa na indukčnosti vinutia zabezpečí nulové indukované napätie. Nulové indukované napätie na indukčnosti jadra znamená nulový magnetizačný prúd, a tým elimináciu chýb merania spôsobených budením jadra transformátora.
Mierou na meraný striedavý prúd tečúci cez primáme vinutie je prúd tečúci cez sekundárne vinutie, a tým aj striedavé napätie generované týmto prúdom na meracom rezistore.
Výhodnou realizáciou odporového deliča napätia je sériové zapojenie rezistora s pevnou hodnotou odporu a rezistora s teplotné závislou hodnotou odporu. Riadenie deliaceho pomeru odporového deliča napätia sa vykonáva analógovo riadením teploty rezistora s teplotné závislou hodnotou odporu budením vyhrievacieho rezistora alebo termoelektrického prvku tepelne zviazaného s týmto rezistorom s teplotné závislou hodnotou odporu.
Výhodná je aj realizácia odporového deliča napätia ako elektrického obvodu, kde deliaci pomer napätia je daný digitálnym potenciometrom alebo násobiacim D/A prevodníkom. Riadenie deliaceho pomení odporového deliča napätia sa vykonáva digitálne nastavovaním digitálneho potenciometra alebo násobiaceho D/A prevodníka.
Prehľad obrázkov na výkresoch
Obr. 1 zobrazuje principiálnu zostavu obvodu na kompenzáciu magnetického toku v jadre meracieho transformátora prúdu.
Obr. 2 zobrazuje zostavu obvodu na kompenzáciu magnetického toku v jadre meracieho transformátora prúdu s analógovou reguláciou deliaceho pomeru odporového deliča napätia.
Obr. 3 zobrazuje zostavu obvodu na kompenzáciu magnetického toku v jadre meracieho transformátora prúdu s digitálnou reguláciou deliaceho pomeru odporového deliča napätia.
Príklady uskutočnenia vynálezu
Obr. 1 zobrazuje obvod na kompenzáciu magnetického toku v jadre meracieho transformátora prúdu, v ktorom je ekvivalentný obvod sekundárneho vinutia 1 tvorený sériovým spojením odporu 2 sekundárneho vinutia a indukčnosti 3 sekundárneho vinutia. Sekundárne vinutie 1 spojené do série s meracím rezistorom 4 tvorí prvé rameno 13 a odporový delič 5 napätia s riadeným deliacim pomerom tvorí druhé rameno 14 kompenzačného mostíka 19. Prvé rameno 13 a druhé rameno 14 sú spojené paralelne. Body spojenia prvého ramena a druhého ramena tvoria budiace uzly 15, 16 kompenzačného mostíka 19. Bod spojenia sekundárneho vinutia 1 a meracieho rezistora 4 tvorí prvý výstupný uzol 17 a výstup z odporového deliča napätia 5 tvorí druhý výstupný uzol 18 kompenzačného mostíka. Výstupné uzly 17 a 18 sú pripojené cez hornopriepustný filter 6 na vstupy diferenciálneho zosilňovača 7 a cez dolnopriepustný filter 8 k vstupom riadiacej jednotky 9. Výstup diferenciálneho zosilňovača 7, ktorý je vybavený obvodom na pridanie jednosmernej zložky do výstupného napätí,a je pripojený k budiacim uzlom 15 a 16 s polaritou, ktorá vytvára slučku negatívnej spätnej väzby automaticky vyrovnávajúcej kompenzačný mostík 19 do stavu s nulovým diferenciálnym napätím medzi výstupnými uzlami 17, 18 kompenzačného mostíka. Riadiaca jednotka 9 súčasne vyrovnáva kompenzačný mostík 19 do stavu charakterizovaného nulovým diferenciálnym jednosmerným napätím medzi výstupnými uzlami mostíka riadením deliaceho pomeru odporového deliča 5 napätia.
Obr. 2 zobrazuje realizáciu odporového deliča 5 napätia ako sériového zapojenia rezistora lis pevnou hodnotou odporu a rezistora 10 s teplotné závislou hodnotou odporu. Deliaci pomer odporového deliča 5 napätia riadi analógová riadiaca jednotka 9 tak, že budí vyhrievací rezistor alebo termoelektrický prvok 12 tepelne zviazaný s rezistorom 10 s teplotné závislou hodnotou odporu.
Obr. 3 zobrazuje realizáciu odporového deliča 5 napätia ako zostavu obsahujúcu násobiaci D/A prevodník. Deliaci pomer odporového deliča 5 riadi digitálna riadiaca jednotka 9.
Priemyselná využiteľnosť
Vynález predstavuje nové obvodové riešenie na minimalizáciu chyby meracieho transformátora prúdu s jedným pracovným jadrom a jedným meracím sekundárnym vinutím a je využiteľný v meradlách prúdu, výkonu, elektrickej energie, kvality dodávky elektrickej energie a pod.
Claims (2)
1. Obvod na kompenzáciu magnetického toku v jadre meracieho transformátora prúdu pozostávajúceho z magnetického jadra aspoň s jedným primárnym vinutím a jedným sekundárnym vinutím, vyznačujúci sa tým, že sekundárne vinutie (1) spojené do série s meracím rezistorom (4) tvorí prvé rameno (13) a odporový delič (5) napätia s riadeným deliacim pomerom tvorí druhé rameno (14) kompenzačného mostíka (19), kde prvé rameno (13) a drahé rameno (14) sú spojené paralelne a body spojenia prvého ramena (13) a druhého ramena (14) tvoria budiace uzly (15), (16) kompenzačného mostíka (19), pričom bod spojenia sekundárneho vinutia (1) a meracieho rezistora (4) tvorí prvý výstupný uzol (17) a výstup z odporového deliča (5) napätia tvorí drahý výstupný uzol (18) kompenzačného mostíka (19), pričom výstupné uzly (17), (18) sú pripojené cez homopriepustný filter (6) na vstupy diferenciálneho zosilňovača (7) a cez dolnopriepustný filter (8) k vstupom riadiacej jednotky (9), a diferenciálny zosilňovač (7), vybavený obvodom na pridanie jednosmernej zložky do výstupného napätia, je na svojom výstupe pripojený k budiacim uzlom (15), (16) s polaritou vytvárajúcou slučku negatívnej spätnej väzby vyrovnávajúcej kompenzačný mostík (19) do stavu s nulovým diferenciálnym striedavým napätím medzi výstupnými uzlami (17), (18), pričom kompenzačný mostík (19) je vyrovnávaný do stavu s nulovým diferenciálnym jednosmerným napätím medzi výstupnými uzlami (17), (18) riadením deliaceho pomeru odporového deliča (5) napätia diferenciálnou riadiacou, jednotkou (9).
2. Obvod na kompenzáciu magnetického toku v jadre meracieho transformátora prúdu podľa nároku 1, vyznaí u j ú c i sa tým, že odporový delič (5) pozostáva zo sériového zapojenia rezistora (11) s pevnou hodnotou odporu a rezistora (10) s teplotné závislou hodnotou odporu, pričom deliaci pomer odporového deliča (5) napätia je riadený riadiacou jednotkou. (9) budením vyhrievacieho rezistora alebo termoelektrického prvku (12) tepelne viazaného s rezistorom (10) s teplotné závislou hodnotou odporu,
3. Obvod na kompenzáciu magnetického toku v jadre meracieho transformátora prúdu podľa nárokov 1 a 2, v y z n a č a j ú e i sa t ý m , že odporový delič (5) napätia je tvorený digitálnym potenciometrom, ktorého riadiaci vstup je prepojený s výstupom digitálnej riadiacej jednotky (9).
4. Obvod na kompenzáciu magnetického toku v jadre meracieho transformátora prúdu podľa nárokov 1, 2 a 3, vyznač «j ú c š sa t ý m , že odporový delič (5) napätia je tvorený násobiacim digitálno-analógovým (D/A) prevodníkom, ktorého riadiaci vstup je prepojený s výstupom digitálnej riadiacej jednotky-
2 výkresy
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK50011-2014A SK288822B6 (sk) | 2014-02-07 | 2014-02-07 | Obvod na kompenzáciu magnetického toku v jadre meracieho transformátora prúdu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK50011-2014A SK288822B6 (sk) | 2014-02-07 | 2014-02-07 | Obvod na kompenzáciu magnetického toku v jadre meracieho transformátora prúdu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SK500112014A3 SK500112014A3 (sk) | 2016-04-01 |
| SK288822B6 true SK288822B6 (sk) | 2021-01-27 |
Family
ID=55587877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SK50011-2014A SK288822B6 (sk) | 2014-02-07 | 2014-02-07 | Obvod na kompenzáciu magnetického toku v jadre meracieho transformátora prúdu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SK (1) | SK288822B6 (sk) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115480610B (zh) * | 2022-11-04 | 2023-03-21 | 国仪量子(合肥)技术有限公司 | 脉冲信号调理电路及电子设备 |
-
2014
- 2014-02-07 SK SK50011-2014A patent/SK288822B6/sk not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SK500112014A3 (sk) | 2016-04-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9354284B2 (en) | Magnetic field sensor configured to measure a magnetic field in a closed loop manner | |
| US9239365B2 (en) | Magnetic element control device, magnetic element control method and magnetic detection device | |
| JP5393844B2 (ja) | 磁気素子制御装置、磁気素子制御方法及び磁気検出装置 | |
| Li et al. | A closed-loop operation to improve GMR sensor accuracy | |
| CN104246517B (zh) | 具有罗果夫斯基类型的电流换能器的用于测量电流的装置 | |
| WO2013172385A1 (ja) | 磁気素子制御装置、磁気素子制御方法、及び磁気検出装置 | |
| JP6885538B2 (ja) | 磁界センサ | |
| JPWO2014208105A1 (ja) | 温度補償付磁気センサ素子とそれを用いた磁気センサおよび電力測定装置 | |
| EP3105602B1 (en) | Sensor and method for electric current measurement | |
| JP2020159738A (ja) | フラックスゲート磁界センサ | |
| KR100968633B1 (ko) | 전류센서 | |
| JP2020204524A (ja) | 電流センサ及び測定装置 | |
| JP4716030B2 (ja) | 電流センサ | |
| SK288822B6 (sk) | Obvod na kompenzáciu magnetického toku v jadre meracieho transformátora prúdu | |
| US11340272B2 (en) | Apparatus and method for determining a power value of a target | |
| Budovsky | Standard of electrical power at frequencies up to 200 kHz | |
| RU2676821C1 (ru) | Устройство для измерения температуры | |
| KR101606232B1 (ko) | 전자식 전력량계 | |
| RU2664880C1 (ru) | Следящий преобразователь тока компенсационного типа | |
| JP6043606B2 (ja) | 磁気素子制御装置、磁気素子制御方法及び磁気検出装置 | |
| RU122777U1 (ru) | Устройство для измерения электропроводности жидкости | |
| CZ201632A3 (cs) | Proudový bočník indukčního typu | |
| RU2329515C1 (ru) | Способ корректировки результатов измерений электроэнергетических величин | |
| RU2350906C1 (ru) | Датчик магнитного курса | |
| Bera et al. | Study of an improved temperature indicating circuit using thermocouple |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of maintenance fees |
Effective date: 20230207 |