SU1762248A1

SU1762248A1 - Measuring converter of alternating current

Info

Publication number: SU1762248A1
Application number: SU904785512A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Евграфович Кувшинов; Марат Аврамович Кац
Original assignee: Дальневосточный политехнический институт им.В.В.Куйбышева
Priority date: 1990-01-22
Filing date: 1990-01-22
Publication date: 1992-09-15

Abstract

Использование: изобретение относитс к электротехнике, в частности электрическим измерительным преобразовател м, наиболее эффективно может быть использовано дл измерени больших переменных несинусоидальных токов, частота которых может отличатьс от номинальной. Сущность изобретени : измерительный преобразователь содержит индукционный преобразователь 1, выполненный в виде автотрансформатора с первичной обмоткой 3, вторичной обмоткой 5, магнитным сердечником 4 с воздушными зазорами, корректирующее звено, в качестве которого применено апеоиодическое звено первого пор дка 2, посто нна времени этого звена равна отношению суммы индуктивности рассе ни первичной обмотки 3 и взаимной индуктивности обмоток индукционногопре- образовател 1 к активному сопротивлению его первичной обмотки 3. Между индукционным преобразователем 1 и корректирующим звеном 2 включен разделительный трансформатор 6, обеспечивающий гальваническую разв зку входных и вы ходи ых. цепей измерительного преоЬразовател . 1 з.п. ф-лы, 2 ил.Usage: the invention relates to electrical engineering, in particular electric measuring transducers, most effectively can be used to measure large variable non-sinusoidal currents whose frequency can differ from the nominal one. SUMMARY OF THE INVENTION: The measuring transducer comprises an induction transducer 1, made in the form of an autotransformer with primary winding 3, secondary winding 5, magnetic core 4 with air gaps, a correction element, as used by the first-order aeroiodic element of the first order 2, the time constant of this link is equal the ratio of the sum of the inductance of the scattering of the primary winding 3 and the mutual inductance of the windings of the induction converter 1 to the active resistance of its primary winding 3. Me dy inductive transducer 1 and the correcting element 2 includes an isolation transformer 6, which provides galvanic decoupler input and you go's. measuring circuits preobrazovatel. 1 hp f-ly, 2 ill.

Description

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к электрическим измеритель- ным преобразовател м, служащим, дл измерени переменного тока, и может быть наиболее эффективно использовано дл измерени больших переменных несинусоидальных токов, частота которых отличаетс от номинальной, в частноеги - дл получени сигнала обратной св зи по току в системах автоматического управлени с вентильными преобразовател ми.The invention relates to electrical engineering, in particular to electrical measuring transducers, serving to measure alternating current, and can be most effectively used to measure large variable non-sinusoidal currents whose frequency differs from the nominal, in particular, to obtain a feedback signal current in automatic control systems with valve converters.

Известен индукционный измерительный преобразователь переменного тока, представл ющий собой многовитковую катушку (вторичную обмотку), индуктивно св занную с цепью измер емого тока (первичной обмоткой). При измерении больших токов первичной обмоткой вл етс проход ща через окно сердечника шина, по которой протекает измер емый ток. Выходным сигналом индукционного преобразовател вл етс не ток вторичной обмотки, как у трансформатора тока, а напр жение на ней. Преобразователь может работать в режиме холостого хода при разомкнутой вторичной обмотке Те из индукционных преобразователей, у которых внутри катушки размещен магнитный сердечник с немагнитными зазорами, отличаютс от трансформатора тока своими параметрами.An inductive ac current measuring transducer is known, which is a multi-turn coil (secondary winding) inductively connected to the circuit of the measured current (primary winding). When measuring large currents, the primary winding is the bus passing through the core window, through which the measured current flows. The output of the induction converter is not the secondary current, like a current transformer, but the voltage across it. The converter can operate in idle mode with the secondary winding open. Those of the induction converters that have a magnetic core with non-magnetic gaps inside the coil differ from the current transformer in their parameters.

ОABOUT

ю ю Jyou yu

0000

Благодар немагнитному зазору достигаетс повышение точности работы преобразовател , так как при этом уменьшаетс вли ниеDue to the non-magnetic gap, an increase in the accuracy of the converter operation is achieved, as this reduces the effect

нелинейности характеристики намагничивани материала магнитного сердечника. Размеры и масса этих преобразователей значительно меньше, чем у трансформаторов тока, так как номинальна индукци у первых в 10-15 раз больше, чем в последних . Кроме того, при одинаковом измер емом токе и числе витков вторичной обмотки ее ток у индукционного преобразовател во много раз меньше, чем у трансформатора тока, что обеспечивает значительное уменьшение сечени вторичной обмотки индукционного преобразовател по сравнению с трансформатором тока.nonlinearity of the magnetization characteristic of the magnetic core material. The sizes and mass of these converters are significantly smaller than those of current transformers, since the induction is nominal in the former 10-15 times greater than in the latter. Moreover, with the same measured current and the number of turns of the secondary winding, its current at the induction converter is many times smaller than that of the current transformer, which provides a significant reduction in the cross section of the secondary winding of the induction converter, compared to the current transformer.

Недостатком такого индукционного преобразовател вл етс отличие формы выходного сигнала и измер емого тока, если последний несинусоидален, что приводит к увеличению погрешностей определени среднего, действующего и максимального значений измер емого тока. Эти погрешности возникают и при отклонении частоты измер емого тока от номинальной Указанные недостатки объ сн ютс тем, что выходной сигнал пропорционален не измер емому току, а его производной по времени.The disadvantage of such an induction converter is the difference in the shape of the output signal and the measured current, if the latter is non-sinusoidal, which leads to an increase in the errors in determining the average, effective and maximum values of the measured current. These errors also occur when the frequency of the measured current deviates from the nominal. These deficiencies are explained by the fact that the output signal is proportional not to the measured current, but to its time derivative.

Другой недостаток этого индукционного преобразовател заключаетс в том. что он, как и трансформатор тока, не может вы вл ть посто нную составл ющую измер емого тока. А это необходимо, например, дл наладки некоторых систем с вентильными преобразовател миAnother disadvantage of this induction converter is. that it, like the current transformer, cannot detect the DC component of the measured current. And this is necessary, for example, for setting up some systems with valve converters.

Наиболее близким техническим решением , выбранным в качестве прототипа, вл етс измерительный преобразователь переменного тока, содержащий корректирующее апериодическое звено первого пор дка , выход которого вл етс выходом устройства, а первый вход соединен с первым выводом вторичной обмотки индукционного преобразовател , магнитный сердечник которого выполнен с немагнитными зазорами, а выводы первичной обмотки которого вл ютс входами устройства. Благодар наличию корректирующего звена уменьшаютс отмеченные выше отличи формы выходного напр жени и измер емого тока, а также зависимость выходного напр жени от частоты измер емого тока.The closest technical solution chosen as a prototype is an AC measuring transducer containing a first-order aperiodic correction link whose output is the output of the device, and the first input is connected to the first output of the secondary winding of an inductive transducer. gaps, and the terminals of the primary winding of which are the inputs of the device. Due to the presence of a correction link, the above-noted differences in the shape of the output voltage and the measured current, as well as the dependence of the output voltage on the frequency of the measured current, are reduced.

Недостатком такого измерительного преобразовател переменного тока вл етс низка точность его работы так как,во- первых, полностью не исключенные амплитудные и фазовые частотные погрешности привод т к искажению формы выходного напр жени измерительного преобразовател по сравнению с формой измер емого тока, а во-вторых, этотизмери- тельный преобразователь не может обеспечить вы вление посто нной составл ющей измер емого тока. Кроме того, в выходном напр жении измерительного преобразовател имеетс затухающа апериодическа 0 составл юща , отсутствующа в измер емом токе, котора зависит от начальных условий процесса измерени .The disadvantage of such an AC current transducer is its low accuracy because, firstly, the amplitude and phase frequency errors that are not completely excluded lead to a distortion of the output voltage of the transducer compared to the current form, and secondly, This measuring transducer cannot detect the constant component of the measured current. In addition, in the output voltage of the transmitter, there is a decaying aperiodic 0 component, which is absent in the measured current, which depends on the initial conditions of the measurement process.

Целью изобретени вл етс повышение точности и расширение области примене- 5 ни измерительного преобразовател за счет уменьшени амплитудных и фазовых частотных погрешностей, исключени по влени апериодической затухающей состав- л ющей в выходном напр жении 0 преобразовател и обеспечени возможности вы влени посто нной составл ющей измер емого тока.The aim of the invention is to improve the accuracy and broaden the range of application of the measuring converter by reducing amplitude and phase frequency errors, eliminating the appearance of an aperiodic damped component at the output voltage 0 of the converter and allowing the constant component of the measured component to be detected. current.

Указанна цель достигаетс тем, что в измерительном преобразователе перемен- 5 ного тока, содержащем корректирующее апериодическое звено первого пор дка, выход которого вл етс выходом устройства, а первый вход соединен с первым выводом вторичной обмотки индукционного преоб- 0 разовател , магнитный сердечник которого выполнен с немагнитными зазорами, а выводы первичной обмотки которого вл ютс входами устройства, согласно изобретению первый вывод первичной обмотки индукци- 5 онного преобразовател соединен со вторым выводом вторичной обмотки, второй вывод первичной обмотки соединен со ВТОРЫМ входом корректирующего апериодического звена первого пор дка, причем 0 посто нна времени этого звена равна отношению суммы индуктивности рассе ни первичной обмотки и взаимной индуктивности обмоток индукционного преобразовател к активному сопротивлению его 5 первичной обмотки.This goal is achieved by the fact that in an AC-5 measuring transducer containing a first-order aperiodic correction link, the output of which is the output of the device, and the first input is connected to the first output of the secondary winding of the inductor, the magnetic core of which is made nonmagnetic gaps, and the primary windings of which are the inputs of the device according to the invention, the first primary winding of the induction converter is connected to the second secondary terminal hydrochloric winding, the second terminal of the primary winding is connected to the second input of the correction delay element of first order, and the 0 time constant of this unit is the ratio of the sum of multiple audio inductance of the primary winding and the mutual inductance of the induction windings of the converter to its active resistance of the primary winding 5.

На фиг. 1 приведена принципиальна схема измерительного преобразовател переменного тока; на фиг. 2 показан пример выполнени корректирующего эпериодиче- 0 ского звена -первого пор дка.FIG. 1 is a schematic diagram of an AC current transducer; in fig. Figure 2 shows an example of performing a first-order corrective e-link.

Измерительный преобразователь переменного тока содержит индукционный преобразователь 1 и корректирующее апериодическое звено первого пор дка 2, 5 выход которого вл етс выходом измерительного преобразовател . Индукционный преобразователь имеет магнитный сердечник 3 с немагнитными зазорами. Его первична обмотка 4 включена в цепь измер емого тока По одному из выводовThe measuring transducer for alternating current comprises an inductive transducer 1 and an aperiodic correction element of the first order 2, 5, the output of which is the output of the measuring transducer. The induction transducer has a magnetic core 3 with non-magnetic gaps. Its primary winding 4 is included in the circuit of the measured current According to one of the conclusions

первичной и вторичной 5 обмоток соединены между собой, а другие выводы этих обмоток подключены ко входу корректирующего апериодического звена 2. Это звено характеризуетс двум парамет- рамижозффициентом усилени К и посто нной времени Т.the primary and secondary 5 windings are interconnected, and the other terminals of these windings are connected to the input of the aperiodic corrective link 2. This link is characterized by two parameters, the gain factor K and the time constant T.

Корректирующее апериодическое звено первого пор дка 2 может быть выполнено , например, как это показано на фиг. 2. The aperiodic adjustment link of the first order 2 can be performed, for example, as shown in FIG. 2

Инвертирующий вход операционного усилител 6 через параллельно включенные первый резистор 7 и конденсатор 8 соединен с выходом усилител , вл ющимс первым выходным зажимом измерительного преобразовател , а через второй резистор 9 с первым входом корректирующего апериодического звена. Второй вход этого звена подключен к неинвертирующему входу операционного усилител и второму выходному зажиму измерительного преобразовател . Коэффициент усилени корректирующего апериодического звена К равен отношению сопротивлени резистора 7 к сопротивлению резистора 9, а посто нна времени это- го звена Т равна произведению емкости конденсатора 8 на сопротивление резистора 7.The inverting input of the operational amplifier 6 is connected in parallel with the first resistor 7 and the capacitor 8 is connected to the output of the amplifier, which is the first output terminal of the measuring transducer, and through the second resistor 9 to the first input of the aperiodic correction link. The second input of this link is connected to the non-inverting input of the operational amplifier and the second output terminal of the measuring converter. The gain of the aperiodic correction link K is equal to the ratio of the resistor 7 to the resistance of the resistor 9, and the time constant of this link T is equal to the product of the capacitor 8 capacity and the resistance of the resistor 7.

Режим работы индукционного преобразовател близок к идеальному холостому хо- ду(МДС вторичной обмотки пренебрежимо мала по сравнению с МДС первичной обмотки . Можно не учитывать вли ни активного сопротивлени и индуктивности рассе ни вторичной обмотки).The mode of operation of the induction converter is close to the ideal idle run (MDS of the secondary winding is negligible compared to the MDS of the primary winding. The effects of active resistance and inductance of the scattering of the secondary winding can be ignored).

При прохождении измер емого тока по первичной обмотке выходное напр жение индукционного преобразовател состоит из двух составл ющих. Перва из них вл етс падением напр жени от измер емого тока на активном сопротивлении первичной обмотки , она пропорциональна измер емому току. Втора составл юща пропорциональна производной измер емого тока. Коэффициент пропорциональности равен сумме индуктивности рассе ни первичной обмотки и взаимной индуктивности обмоток индукционного преобразовател .When the measured current passes through the primary winding, the output voltage of the induction converter consists of two components. The first of them is the voltage drop from the measured current on the active resistance of the primary winding, it is proportional to the measured current. The second component is proportional to the derivative of the measured current. The proportionality coefficient is equal to the sum of the inductance of the dissipation of the primary winding and the mutual inductance of the windings of the induction converter.

Входной ток корректирующего звена (ток резистора 9) пропорционален выходно- му напр жению индукционного преобразовател , так как напр жение инвертирующего входа операционного усилител практически равно нулю. Этот ток также имеет две составл ющие, одна из ко- торых пропорциональна измер емому току, а друга - его производной. Соотношение между этими составл ющими определ етс посто нной времени, равной отношению суммы индуктивности рассе ни первичнойThe input current of the correction link (current of resistor 9) is proportional to the output voltage of the induction converter, since the voltage of the inverting input of the operational amplifier is almost zero. This current also has two components, one of which is proportional to the measured current, and the other to its derivative. The ratio between these components is determined by a constant of time, equal to the ratio of the sum of the inductance of the primary dispersion

обмотки и взаимной индуктивности обмоток индукционного преобразовател к активному сопротивлению его первичной обмотки. Так как входной ток операционного усилител 6 можно считать равным нулю, то ток резистора 9 равен сумме токов резистора 7 и конденсатора 8. Первый из них пропорционален выходному напр жению измерительного преобразовател , а второй - производный этого напр жени . Соотношение между этими токами определ етс посто нной времени корректирующего апериодического звена Т.winding and mutual inductance of the windings of the induction converter to the active resistance of its primary winding. Since the input current of the operational amplifier 6 can be considered equal to zero, the current of resistor 9 is equal to the sum of the currents of resistor 7 and capacitor 8. The first one is proportional to the output voltage of the measuring transducer, and the second is the derivative of this voltage. The ratio between these currents is determined by the time constant of the aperiodic corrective link T.

Таким образом, сумма составл ющих тока резистора 9, одна из которых пропорциональна измер емому току, а друга - его производной равна сумме токов, один из которых пропорционален выходному напр жению измерительного преобразовател , а другой - производной этого напр жени .Thus, the sum of the components of the current of resistor 9, one of which is proportional to the measured current, and the other, its derivative is equal to the sum of the currents, one of which is proportional to the output voltage of the measuring transducer, and the other to the derivative of this voltage.

При равенстве обеих посто нных времени выходное напр жение измерительного преобразовател пропорционально измер емому току в любой момент времени. При этом форма выходного напр жени така же. как у измер емого тока. В выходном напр жении имеютс те и только те составл ющие , которые присутствую в измер емом токе, а временной сдвиг между любыми составл ющими выходного напр жени такой же, как и между соответствующими со- ставл ющими измер емого тока. При наличии апериодической (или посто нной) составл ющей у измер емого тока аналогична составл юща присутствует и в выходном напр жении измерительного преобразовател .If both constant times are equal, the output voltage of the measuring transducer is proportional to the measured current at any time. The shape of the output voltage is the same. like the measured current. In the output voltage there are those and only those components that are present in the measured current, and the time shift between any components of the output voltage is the same as between the corresponding components of the measured current. If there is an aperiodic (or constant) component of the measured current, a similar component is present in the output voltage of the measuring transducer.

Благодар этим свойствам обеспечиваетс высока точность измерительного преобразовател и расширение области его применени .Due to these properties, the high accuracy of the measuring transducer and the expansion of its field of application are ensured.

Claims

Claim 1. A measuring transducer of alternating current containing a first-order aperiodic correction element, the output of which is an output of the device, and the first input is connected to the first output of the secondary winding of an induction converter, the magnetic core of which is made with non-magnetic gaps, and the outputs of the primary winding are the inputs of the device, characterized in that, in order to increase the accuracy and expand the scope of application, the first output of the primary winding of the induction preamp opatel connected to the second terminal of the secondary winding, a second terminal of the primary winding

connected to the second input of the first order aperiodic corrective link.

2 The converter according to claim 1, which differs from the fact that the time constant of the first-order corrective link is equal to the ratio of the sum of the inductance of the primary winding of the induction converter and the mutual inductance of the windings of the inductive converter to the active resistance of its primary winding.

FIG. one

II

at

t 00

I

+ -o