RU200616U1 - DEVICE FOR SCALE CURRENT CONVERSION - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована в системах и устройствах для измерения электрических величин тока, мощности, энергии, а также в системах защиты и автоматики.Устройство для масштабного преобразования тока содержит первый трансформатор с входной и выходной обмотками, сопротивление нагрузки и второй трансформатор с входной и тремя выходными обмотками, при этом третья выходная обмотка второго трансформатора включена последовательно с сопротивлением нагрузки и выходной обмоткой первого трансформатора, параллельно сопротивлению нагрузки подключается цепь, состоящая из последовательно соединенных выходной цепи усилителя и второй выходной обмотки второго трансформатора, входные обмотки обоих трансформаторов соединены последовательно. В качестве усилителя использован цифровой усилитель тока, причем цифровой усилитель управляется микропроцессором.Предлагаемое изобретение расширяет диапазон рабочих токов и частот, а также позволяет снизить на 3-5% влияние внешних факторов на точность измерений. Введение цифрового усилителя позволяет сократить весогабаритные характеристик устройства и уменьшить рассеивание мощности при преобразовании больших токов. 1 ил.The utility model relates to the field of measuring technology and can be used in systems and devices for measuring electrical quantities of current, power, energy, as well as in protection and automation systems. The device for large-scale current conversion contains the first transformer with input and output windings, load resistance and the second transformer with input and three output windings, while the third output winding of the second transformer is connected in series with the load resistance and the output winding of the first transformer, parallel to the load resistance, a circuit is connected, consisting of the series-connected output circuit of the amplifier and the second output winding of the second transformer, the input windings of both transformers are connected in series. A digital current amplifier is used as an amplifier, and the digital amplifier is controlled by a microprocessor. The proposed invention expands the range of operating currents and frequencies, and also reduces the influence of external factors on the measurement accuracy by 3-5%. The introduction of a digital amplifier allows one to reduce the weight and size characteristics of the device and reduce power dissipation when converting large currents. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована в системах и устройствах для измерения электрических величин тока, мощности, энергии, а также в системах защиты и автоматики.The utility model relates to the field of measuring technology and can be used in systems and devices for measuring electrical quantities of current, power, energy, as well as in protection and automation systems.

Известен трансформатор тока, содержащий сердечник из ферримагнитного материала, вторичную обмотку и сопротивление нагрузки, подключенное ко вторичной обмотке, отличающиеся тем, что, с целью повышения точности измерения, во вторичную обмотку последовательно с сопротивлением нагрузки введен блок отрицательного сопротивления, который выполнен в виде дифференциального усилителя, выход которого через два резистора обратной связи соединен с прямым и инверсным входами дифференциального усилителя соответственно, а прямой вход через другой резистор нагрузки соединен с общей шиной трансформатора тока, вторым входом блока отрицательного сопротивления служит инверсный вход дифференциального усилителя. (Авторское свидетельство №918868. МПК G01R 19/20, H01F 38/32. Опубликовано: 07.04.1982 «Трансформатор тока» Авторы: Мигунов Александр Леонидович, Привалов Владимир Дмитриевич, Козин Михаил Петрович).A current transformer is known containing a core made of ferrimagnetic material, a secondary winding and a load resistance connected to the secondary winding, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy, a negative resistance unit is introduced into the secondary winding in series with the load resistance, which is made in the form of a differential amplifier , the output of which is connected through two feedback resistors to the direct and inverse inputs of the differential amplifier, respectively, and the direct input through another load resistor is connected to the common bus of the current transformer, the inverse input of the differential amplifier serves as the second input of the negative resistance unit. (Author's certificate No. 918868. IPC G01R 19/20, H01F 38/32. Published: 07.04.1982 "Current transformer" Authors: Migunov Alexander Leonidovich, Privalov Vladimir Dmitrievich, Kozin Mikhail Petrovich).

Недостатком такого устройства является низкая точность измерения тока, мощности, энергии из-за невозможности компенсации сопротивлений нагрузки и обмотки трансформатора точнее, т.к. возможен разброс и отклонение параметров трансформатора и усилителя от номинального значения из-за влияния температуры и со временем.The disadvantage of such a device is the low accuracy of measuring the current, power, energy due to the impossibility of compensating the load resistances and the transformer winding more precisely, because possible variation and deviation of the parameters of the transformer and amplifier from the nominal value due to the influence of temperature and over time.

Известно устройство для масштабного преобразования тока, которое содержит первый трансформатор с входной и выходной обмотками, усилитель, второй трансформатор с входной и тремя выходными обмотками, первая из которых соединена с входом усилителя, сопротивление нагрузки, третья выходная обмотка второго трансформатора включена последовательно с выходной обмоткой первого трансформатора и сопротивлением нагрузки, параллельно которому подключается цепь, состоящая из последовательно соединенных выходной цепи усилителя и второй выходной обмотки второго трансформатора, входные обмотки обоих трансформаторов соединяются последовательно, отличающееся тем, что последовательно с третьей выходной обмоткой второго трансформатора и выходной обмоткой первого трансформатора, введено дополнительное сопротивление нагрузки. (патент №2510030, МПК G01R 19/00, опубл.: 20.03.2014 Бюл. №8. «Устройство для масштабного преобразования тока». Авторы: Косолапов М.А., Косолапов А.M.)A device for large-scale current conversion is known, which contains a first transformer with input and output windings, an amplifier, a second transformer with an input and three output windings, the first of which is connected to the input of the amplifier, a load resistance, the third output winding of the second transformer is connected in series with the output winding of the first transformer and a load resistance, parallel to which a circuit consisting of a series-connected output circuit of the amplifier and a second output winding of the second transformer is connected, the input windings of both transformers are connected in series, characterized in that an additional one is introduced in series with the third output winding of the second transformer and the output winding of the first transformer. load resistance. (patent No. 2510030, IPC G01R 19/00, publ .: 20.03.2014 Bull. No. 8. "Device for large-scale current conversion." Authors: Kosolapov M.A., Kosolapov A.M.)

Недостатком такого решения является отсутствие возможности снижения рассеивания мощности при коррекции больших токов больше 100 А.The disadvantage of this solution is the inability to reduce the power dissipation when correcting large currents above 100 A.

Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.This technical solution was chosen as a prototype.

Техническим результатом является снижение рассеиваемой мощности при коррекции больших токов.The technical result is to reduce the dissipated power when correcting large currents.

Технический результат достигается тем, что устройство для масштабного преобразования тока, содержащее первый трансформатор с входной и выходной обмотками, сопротивление нагрузки и второй трансформатор с тремя выходными обмотками, в третью выходную обмотку второго трансформатора включена последовательно с выходной обмоткой первого трансформатора и сопротивлением нагрузки, параллельно которой подключена последовательно вторая выходная обмотка второго трансформатора, а входные обмотки обоих трансформаторов соединены последовательно, согласно полезной модели, параллельно сопротивлению нагрузки и последовательно второй выходной обмотки второго трансформатора дополнительно введен цифровой усилитель тока, который соединен параллельно сопротивлению нагрузки и последовательно второй выходной обмотки второго трансформатора, причем цифровой усилитель управляется микропроцессором.The technical result is achieved by the fact that a device for large-scale current conversion, comprising a first transformer with input and output windings, a load resistance and a second transformer with three output windings, is connected in series with the output winding of the first transformer and a load resistance in parallel to the third output winding of the second transformer the second output winding of the second transformer is connected in series, and the input windings of both transformers are connected in series, according to the utility model, parallel to the load resistance and in series with the second output winding of the second transformer, a digital current amplifier is additionally introduced, which is connected parallel to the load resistance and in series with the second output winding of the second transformer, and the digital amplifier is controlled by a microprocessor.

Введение цифрового усилителя во вторичную обмотку второго трансформатора позволяет снизить рассеивание мощности при коррекции больших токов.The introduction of a digital amplifier into the secondary winding of the second transformer makes it possible to reduce power dissipation when correcting large currents.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для масштабного преобразования тока.FIG. 1 shows a schematic diagram of a device for large-scale current conversion.

Устройство состоит из: первый трансформатор 1 и второй трансформатор 2, цифровой усилитель 3, входные обмотки 4 и 5, выходные обмотки 6 и 7, 8, 9 первого 1 и второго 2 трансформаторов соответственно, сопротивления нагрузки 10.The device consists of: first transformer 1 and second transformer 2, digital amplifier 3, input windings 4 and 5, output windings 6 and 7, 8, 9 of the first 1 and second 2 transformers, respectively, load resistance 10.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Входной ток, проходя через обмотки 4 и 5, намагничивает сердечники трансформаторов 1 и 2. Во вторичных обмотках трансформаторов 1 и 2 вследствие этого действуют напряжения и протекают токи. Ток нагрузки сопротивления 10 обеспечивается в основном за счет напряжения, наводящегося на обмотке 6 первого трансформатора. Под действием этого напряжения через выходные обмотки 6, 7 и нагрузку сопротивления 10 течет ток. Сердечник трансформатора 2 практически размагничен за счет действия компенсирующих потоков, создаваемых токами в обмотках 7 и 9 второго трансформатора. При коэффициенте петлевого усиления от 10 до 100, который обеспечивается за счет выбора коэффициента усиления цифрового усилителя 3 и числа витков обмоток 8, 9 трансформатора 2, магнитный поток в сердечнике трансформатора 2 может быть снижен. При этом основная мощность передается в нагрузки сопротивления 10 через трансформатор 1 и лишь часть мощности, рассеиваемой нагрузкой сопротивления 10, формируется цифровым усилителем 3.The input current, passing through the windings 4 and 5, magnetizes the cores of transformers 1 and 2. In the secondary windings of transformers 1 and 2, as a result, voltages act and currents flow. The load current of the resistance 10 is provided mainly due to the voltage induced on the winding 6 of the first transformer. Under the action of this voltage, current flows through the output windings 6, 7 and the load of the resistance 10. The core of the transformer 2 is practically demagnetized due to the action of the compensating fluxes created by the currents in the windings 7 and 9 of the second transformer. With a loop gain from 10 to 100, which is ensured by choosing the gain of the digital amplifier 3 and the number of windings 8, 9 of the transformer 2, the magnetic flux in the core of the transformer 2 can be reduced. In this case, the main power is transmitted to the load of resistance 10 through the transformer 1 and only part of the power dissipated by the load of resistance 10 is formed by the digital amplifier 3.

Использование цифрового усилителя позволяет увеличить токовую погрешность, но результаты остаются на порядок выше по сравнению с некорректируемым трансформатором тока.The use of a digital amplifier makes it possible to increase the current error, but the results remain an order of magnitude higher compared to an uncorrected current transformer.

Уменьшение погрешности трансформатора тока в несколько раз позволит обеспечить улучшение метрологических характеристик системы учета электроэнергии в целом. Выполнение этих условий технологически не сложно и не повлечет существенных изменений уже установленных на предприятиях измерительных преобразователей тока. Такое решение существенно расширяет диапазон рабочих токов и частот, а также позволяет снизить на 3-5% влияние внешних факторов на точность измерений. Введение цифрового усилителя позволяет сократить весогабаритные характеристик устройства и уменьшить рассеивание мощности при преобразовании больших токов.Reducing the error of the current transformer several times will improve the metrological characteristics of the electricity metering system as a whole. Fulfillment of these conditions is not technologically difficult and will not entail significant changes in the current measuring transducers already installed at the enterprises. This solution significantly expands the range of operating currents and frequencies, and also reduces the influence of external factors on the measurement accuracy by 3-5%. The introduction of a digital amplifier makes it possible to reduce the weight and size characteristics of the device and reduce power dissipation when converting large currents.

Claims (1)

Устройство для масштабного преобразования тока, содержащее первый трансформатор с входной и выходной обмотками, сопротивление нагрузки и второй трансформатор с входной и тремя выходными обмотками, при этом третья выходная обмотка второго трансформатора включена последовательно с сопротивлением нагрузки и выходной обмоткой первого трансформатора, параллельно сопротивлению нагрузки подключена цепь, состоящая из последовательно соединенных выходной цепи усилителя и второй выходной обмотки второго трансформатора, входные обмотки обоих трансформаторов соединены последовательно, отличающееся тем, что в качестве усилителя использован цифровой усилитель тока, причем цифровой усилитель управляется микропроцессором.A device for large-scale current conversion, containing a first transformer with input and output windings, a load resistance and a second transformer with an input and three output windings, while the third output winding of the second transformer is connected in series with the load resistance and the output winding of the first transformer, a circuit is connected in parallel with the load resistance consisting of a series-connected output circuit of the amplifier and the second output winding of the second transformer, the input windings of both transformers are connected in series, characterized in that a digital current amplifier is used as the amplifier, and the digital amplifier is controlled by a microprocessor.

Images