SU661354A1 - Способ измерени больших посто нных токов в шинах пр моугольного сечени - Google Patents

Description

. : . 1 . . . ; Изобретение касаетс  эйектроизмерений , в частности измерений больших ( 1 кА) посто нных токов в шинах пр моугольного сечени  и может быть использовано в качестве датчика тока релейных защи1 мощных низковольтных сетей посто нного тока автономных ;энергосист«. Известны способы дл  измерени  больших посто нных токов, основанные на использовании двух датчиков Холла причем выходные сигналы датчиков, воз никаю№е под действием внешнего пол  токов в обратных и сбседних шинс1Хг вычитаютс , а сигналы, возникающие под действием пол  тока, измер емого в пр мой шине, суммируютс  (под пр мой и обратной шинами понимаютс  шины соответственно одного и второго полюса фидера, а под соседней - шина друтого , соседнего фидера участка сети ) ЫОднако такие способы не загдищены от вли ни  даже слабых внешних неоднородных магнитных полей, чтоприводит , к по влению напр жени  помехи на его выходе. Известен способ измерени  больших посто нных токов, основанный на ис-, пользовании в шинах пр моугольного сечени  двух датчиков Холла, расположенных у середин противоположных граней шины-перпендикул рно к ним и включенных сводами холловскими электродами встречно-последовательно. При этом с целью уменьшени  отрицательного вли ни  вйещних магнитных полей оба датчика Холла пс 1«цгиотс  в зазоры магнитопровода, охватывающего токоведущую шину l2J , В услови х сильных внешних неоднородных магнитных попей это устройство 1шеет низкую пснйехозагцищенность вследствие насЕЗЩёни  магнитопровода. Целью изобретени   вл етс  повышение петлехоустойчивости. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе измерени  больиих посто нных токов в шййах пр моугольного сечени , основанием на измерении маг- / нитного пол  шины с помощью датадка Холла, установленного у середин двух ,ее противоположных граней, перпендикул рно к ним, ;йспольззлот дополнительный датчик Холла,|1асйолаг;аемый по краю п|жлегающей грани шины вдоль ее продольной оси так,что поперечные оси датчиков лежат в одной плоскости, причем .сигналы с выходов датчиков Холла суммируют. 3.6 Йа фиг. 1 показана схема устройства дл  измерени  больших посто нных токов в шинах пр моугольного сечени  на фиг. 2 - картина пол  помехи от обратной или соседней шины; фиг. 3 - расположение пр мой и соседней обратной шин в одной плоскости; на фиг. 4 - кривые дл  расчета пол ; на фиг. 5 - картина пол  пр мой шины на фиг. 6 - расположение пр мой и соседней шин во взаимно перпендикул рных плоскост х. .Способ осуществл етс  с помощью устройства, содержащего датчики Холла 1-4 (фиг. 1), расположенные вокруг шины 5 с измер емым током, причем датчики 1 и 2 установлены у середин эдвух противоположных граней шины, а датчики 3 и 4 - по кра м одной из двух других противоположных граней шины. Токовые электроды всех датчиков . Ьитаютс  от гальванически разв занных четырех выходов генератора 6. Электроды всех датчиков соединены между собой встречно-последовательно и подключены к входу усилител  7. При протекании тока в обратной или соседней шине 5 вокруг нее возникает магнитное поле (фиг. 2) , так как дат чики включены встречно-последоват1ель но, то напр жение и f| псмехи на входе усилител  определ атс  следующим вы ражением . -(Ui-li HUa-u)гдеU , U2 Uj / U4 напр жени  на выходе соответствхтощих датчиков Холла , возникаю1да1е под действием внешне го пол . Напр жение U| на выходе 1 -гр дат чика Холла равно 1 , (г) где - посто нна  Холла i -го датчика; Dj - управл ющий ток i-ro датчика ( Ид - магнитна  проницаемость возду Hj - нормальна  составл юща  напр женности магнитного пол , измер емого Д-м датчикам; - номер датчика В соответствии с этим - . ; W l- l/ o-Hi-y2- 2/ oH27 V 4 b ro-H3-lf434(oM4ПРИ использовании одинаковых датчиков Холла Тогда, выбрав управл ющие тока таким образом, что ,.D, , (4 в выражение выражение (3) подставл   (1), ийеаи IT V 1 ri U U /и (5J по L г1 З 4j° 4 Датчик 1 находитс  в непосредственной близости от датчика 3 (фиг.2), поэтому поле в области их расположени  можно считать практически равномерным . То же справедливо и дл  датчиков 3, 4. Напр жение ( Uj,) помехи в даннсм устройстве компенсируютс  практически полностью напр жением (Uj- 1)4) , создаваемым другой парой (атчиКов Холла. Значени  напр женностей Н, Нл, Н« Нц, определ ем по формуле Hi g,i6-D, гдеО - ток обратной или соседней шины , в амперах, создающий внешнее поле помехи; dj - рассто ние в метрах между осью или соседней токоведущей шины и i-имдатчика Холла (фиг. 3) ; PI - фактор, учитывающий форму шин, рассто ние d i , и определ емый по графику (фиг. 4), Подставл   выражение (6) в выраже-г ние (5), получаем, W п ОЛЬгЗ- оЛ 1 -)-(45; При протекании измер емого тока по пр мой шине 5, на которой установлены датчики Холла 1-4, возникает магнитное поле,(фиг. 5). При этом выходные напр жени  всех датчиков суммируют и на входе усилител  по вл етс  результирующий сигнал Ug )-(); лв где и, Uj, и. напр жени  на выходах соответствуюй х датчиков, возникающие под действием пол  измер емого тока. Как видно из выражени  (8), полезный сигнал DC ослабл етс  наличием выходных напр жений датчиков 3 и 4, однако это ослабление очень незначительно , тай как силовые линии пол  вход т в плоскость датчиков 1 и 2 строго перпендикул рно, но проход т почти параллельно плоскости датчиков 3, 4. При этом нормальна  составл юща  пол , измеренна  датчиками 3 и 4. на пор док меньше соответствукицей составл квдей пол , измеренной датчиками 1 и 2, и ею можно пренебречь. Из выражений (8), (2), использу  выражение (6), получаем ,i6y-a-(Uo-Oc-где DC - ток, измер емый в пр мой шине .. F,, FjT F - фактор соответственно дл  точек установки датчиков 1 и 2 в магнитном поле измер емого тока. Использу  принцип суперпозиции дл  собственного и внешнего полей ( поскольку при отсутствии магнитоп йода датчики наход тс  в линейной среде), из формул (7) и (9) п лучаем выражение дл  отнс нени  К полезного сигнала DC к напр жению Un помехи n.f. dj Ida 6 Дл  случа , когда обратна  шина расположена так, как показано на фиг, 3, в табл. 1 приведены результаты расчета К дл  параметров ишнопроводов , примен емых обычно в мощных низковольтных сет х автономных энергосистем , причем рассто ние между пр мой и обратной шинами вз то минимально возможным, а отношение Е{ п . так как по пр мой и обратной иганам протекает один и тот же ток, . Таблица 1

В табл, 2 приведены результаты расчета дл  случа , когда соседн   на расположена относительно пр мой c (фиг, 3), Причал прин то П.

В табл. 3 приведены результаты эналогичного расчета дл  случа , когТаким образсх4, даже йра н&иболеё неблагопри тнс к с точки зрени  помехоустойчивости сочетани  габаритов шин и их расположении друг относительно друга при коротком замыкании в соседней шине полезный сигнал на выходе данного устройства превышает помеху в ,1 раза. В то же врем  помеха от пол  обратной шины слабее полезного сигнала в раз.

да соседн  шина расположена относительно пр мой (фиг, б),

Т а б л и ц а , 3

АналогйчнТаЙ расчё ШГ: Т1 э вестного устройства с двум  датчиками Холла дает соответствен1ао ,91 и ,0,

Таким образом, предлагаемый способ обладает помехозащищённостью почти в 20 раз лучше, чем известный, В сильных магнитных пол х магнитопровод, в зазорах которого установлены два датчика ХЪлла, насыщаетс , причем нерав нсмерно , что еще более увеличивает так как при протекании в пр мой шине номинального тока 5 кА в соседней шине при коротком замыкании ток может достигать 100 кА.. т а б л и ц а 2

сигнал помехи на выходе известного устрЬйства дл  измерени  больших токов .

Claims (2)

1.Патент США 3573616, кл. 324117, 06.04.71.

2.йаследов Д. Я., Зотова Н. В,

Прие5ор дл  измерени  посто нных токов до 40 кА, М., Электричество № 3, 1961.

fin,

2п

9иг.5

1Л.6