SU855515A1 - Статический датчик активного тока - Google Patents

Description

(54) СТАТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК АКТИВНОГО ТОКА

1

Изобретение относитс  к области электрических измерений и релейной защиты энергосистем и может быть использовано в статических реле активного (реактивного) тока, реле обратной мощности и других.

Известны статические- датчики активного тока, содержащие последовательно соединенные фазочувствительный элемент и интегрирующий элемент, среднее значение напр жени  которого пропорционально активной составл квдей синусоидального тока i (.t):

чь

(t)dt

вых

К асозЧ .

Фазо 1увствительный элемент в таких датчиках - диодный или транзисторный 1 .

Недостатками данных датчиков активного тока на диодах и тразисторах  вл ютс  низка  чувствительность, невысока  точность, температурна  нестабильность , большое потребление по цепи измер емого тока и незначительна  выходна  мощность.

Известен также датчик активного тока-, содержащий измерительный преобразователь синусоидального тока, промежуточный трансформатор с двум  вторичными обмотками, источник посто нного тока и два одинаковых преобразовательных канала, каждый из которых , состоит из соединенных последователь- но и подключенных к своему выходу измерительного преобразовател  синусоидального тока, интегрального прерывател , зар дного резистора и общего дл  обоих каналов выходного сглаживающего конденсатора, yпiэaвл ющйй вход интегрального прерывател  каждого канала через токозадакщий резистор подключен к соответствующей вторичной обмотке промежуточного трансформатора, параллельно управл ющему входу интегргшьного прерывател  подключен диод 21.

Однако такие датчики обладают недостаточной точностью при малых входных токах из-за остаточного напр жени  на прерывателе во входной цепи и ограниченной выходной мощностью. Кроме того, при исчезновении напр жени  управлени  ключа на выход поступает ложный переменный сигнал, что требует дополнительной отстройки схемы от этой помехи и вызывает погрешность измерени .

Цель изобретени  - повышение точности .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в датчик, содержащий измерительный преобразователь синусоидального тока, промежуточный трансформатор с двум  вторичными обмотками, источник посто нного тока и два одинаковых преобразовательных канала,каждый из которых подключен к своему выходу измерительного преобразовател  синусоидального тока и состоит из соединенных последовательно интегрального прерывател , зар дного резистора и общего дл  обоих каналов выходного сглаживающего конденсатора, управл ющий вход интегрального прерывател  каждого преобразовательного канала чер1эз токозадающий резистор подключен к соответствующей вторичной обмотке промежуточного трансформатора, параллельно управл ющему входу интегрального прерывател  подключен диод в каждый преобразовательный канал введен операционный усилитель, причем выходы измерительного преобразовател  синусоидального тока подключены к инвертирующим входам операционных усилителей, а параллельно резистору отрицательной обратной св зи операционного усилител  подключен выход интегрального прерывател , причем управл ющие йходы последних через два симметрирующих резистора в каждом преобразовательном канале подключены к источнику посто нного тока а выходы операционных усилителей через зар дные резисторы подключены к выходному сглаживающему конденсатору

На чертеже представлена принципиальна  схема двухполупериодного варианта датчика активного тока..

Схема содержит измерительный преобразователь 1 синусоидального тока, разные выходы которого присоединены к йнвертйруи цим входам двух операционных усилителей 2 и 3, интегральные прерыватели 4 и 5, резисторы б и 7 отрицательной обратной св зи, диоды 8 и 9, промежуточный трансформатор 10, два токозадающих резистора 11 и 12 в цепи управлени  прерывателей , четыре симметрирующих резистора 13-16, соединенных с источником 1 посто нного напр жени , выходной сглживающий конденсатор 18 и зар дные резисторы 19 и 20. Элементы 2, 4, 6 8, 12, 15, 16 и 20 образуют один преобра овательный канал, а элементы 3, 5, 7$ 9, 11, 13, 14 и 19 - другой. Датчик работает следующим образом При наличии на входе схемы контролируемого синусоидального тока i(t и отсутствии коммутирующего переменного напр жени  U(t) оба прерывател  4 и 5 открыты током источника 17 посто нного напр жени , их выходное сопротивление равно нулю и на выходе операционных усилителей 6 и 7 напр жение также равно нулю. В режиме измерени  в положительный полупериод коммутирующего напр жени  U(t) запираетс  прерыватель 4 и на выходе операционного усилител  2 по вл етс  напр жение

и н- К( i)t (О с t Т/2) ,

а в отрицательный полупериод запираетс  прерыватель 5 и усиливает операционный усилитель 3

(Т/2 t Т)

Uo -Kni(t;

Результирующее напр жение, поступающее с операционных усилителей 2 и 3 на выходной сглаживакаций конденсатор 18, пропорционально суммарному напр жению

Ug и -I- Urj K,i (t)- sign U(t).

Ha выходе схемы после сглаживани  формируетс  посто нна  составл юща , пропорциональна  активной составл ющей входного тока

Т

Bwy.(t Т 4 Osign U(t)dt

О Kj3cos4 К5,Л0.

Диоды 8 и 9 ограничивают обратное напр жение на входе прерывателей. Поскольку управление операционных усилителей 2 и 3 осуществл етс  в цепи обратной св зи, измерительный сигнал поступает непосредственно на входы операционных усилителей, в устройстве можно установить значительный коэффициент усилени , получить требуемую выходную мощность, при этом возможно использование маломощного датчика 1 измер емого тока. В однополупериодном варианте число элементов в схеме датчика уменьшаетс  вдвое.

Отсутствие ключей во входной цепи исключает систематическую погрешност за счет остаточного напр жени  и существенно повышает точность датчика при малых уровн х измер емых токов. Поскольку в предлагаемой схеме соотношение сопротивлений во входной цепи и цепи обратной св зи ничем не лимитируетс , коэффициент усилени  каскадов на операционных усилител х может быть выбран значительным и выходна  мощность датчика может быть выбрана любой в пределах допустимой мощности используемых в нем операционных усилителей, кроме того, удаетс  значительно снизить потребление во входных цеп х. В предлагаемой схеме исчезновение переменного напр жени  не приводит к по влению ложного сигнала на выходе, так как оба аналоговых ключа открыты источником посто нного напр жени . Применение предлагаемого датчика, имеющего высокую точность, значительную выходную мощность и незначительное потребление по цепи входного тока, в серийных реле дает возможность сущест

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Статический датчик активного тока, содержащий измерительный преобразователь синусоидального тока, промежуточный трансформатор с двумя вторичными обмотками, источник постоянного 15 тока и два одинаковых преобразовательных канала, каждый из которых подключен к своему выходу измерительного преобразователя синусоидального тока и состоит из соединенных последова- 20 тельно интегрального прерывателя, зарядного резистора и общего для обоих каналов выходного сглаживающего конденсатора, управляющий вход интегрального прерывателя каждого преобраэовательного канала через токозадающий резистор подключен к соответствующей вторичной обмотке промежуточного трансформатора, параллельно управляющему входу интегрального прерывателя., подключен.диод, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности, в каждый преобразовательный канал введен операционный усилитель, причем выходы измерительного преобразователя синусоидального тока подключены к инвертирующим входам операционных усилителей, а параллельно резистору отрицательной обратной связи операционного усилителя подключен выход интегрального прерывателя, причем управляющие входы последних через два симметрирующих резистора в каждом преобразовательном канале подключены к источнику постоянного тока, а выходы операционных усилителей через зарядные резисторы подключены к выходному сглаживающему конденсатору.