RU2645434C1 - Device for measuring differential current - Google Patents
Device for measuring differential current Download PDFInfo
- Publication number
- RU2645434C1 RU2645434C1 RU2016145631A RU2016145631A RU2645434C1 RU 2645434 C1 RU2645434 C1 RU 2645434C1 RU 2016145631 A RU2016145631 A RU 2016145631A RU 2016145631 A RU2016145631 A RU 2016145631A RU 2645434 C1 RU2645434 C1 RU 2645434C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- photodiode
- source
- input
- arm
- measuring
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
Landscapes
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения токов утечки с объектов, подключенных к источникам электрического напряжения, например для измерения токов утечки, в квартирных сетях, а также для измерения токов утечки отдельных бытовых электроприборов.The invention relates to the field of measuring equipment and can be used to measure leakage currents from objects connected to electric voltage sources, for example, to measure leakage currents in apartment networks, as well as to measure leakage currents of individual household appliances.
Известно устройство защитного отключения (см. В.К. Монаков, В.С. Розанов, А.В. Трубицын. Безопасность жизнедеятельности. М.: МГТУ МИРЭА, 2014, стр. 30-33). Это устройство содержит дифференциальный трансформатор тока, пусковой орган, исполнительный механизм и блок для тестирования. Дифференциальный трансформатор с помощью двух первичных обмоток, подключается к электроприемнику (нагрузке) и источнику переменного тока. Вторичная обмотка трансформатора соединена с пусковым органом, который в свою очередь подключается к исполнительному механизму.Known protective shutdown device (see V.K. Monakov, V.S. Rozanov, A.V. Trubitsyn. Life safety. M: MSTU MIREA, 2014, p. 30-33). This device contains a differential current transformer, a trigger, an actuator and a unit for testing. A differential transformer with two primary windings is connected to an electrical receiver (load) and an AC source. The secondary winding of the transformer is connected to the starting element, which in turn is connected to the actuator.
При отсутствии дифференциального тока - тока утечки, по первичным встречно включенным обмоткам трансформатора протекают равные по величине токи, определяющие характер нагрузки. Равные токи во встречно включенных обмотках, наводят в магнитном сердечнике трансформатора векторно встречно направленные магнитные потоки. Результирующий магнитный поток равен нулю, ток во вторичной обмотке дифференциального трансформатора также равен нулю.In the absence of differential current - leakage current, equal in magnitude currents flowing through the primary on-turn transformer windings flow, determining the nature of the load. Equal currents in counter-connected windings induce vector-counter-directed magnetic fluxes in the magnetic core of the transformer. The resulting magnetic flux is zero, the current in the secondary of the differential transformer is also zero.
При появлении тока утечки равенство токов в обмотках нарушается и возникает разностный ток, благодаря чему наступает небаланс магнитных потоков и, как следствие, возникновение во вторичной обмотке трансформатора э.д.с., пропорциональной току утечки. Сигнал с выхода вторичной обмотки через пусковой орган воздействует на исполнительный механизм, который обеспечивает размыкание электрической цепи.When a leakage current appears, the equality of currents in the windings is violated and a differential current occurs, due to which there is an imbalance of magnetic fluxes and, as a result, the emergence of an emf in the secondary winding of the transformer, proportional to the leakage current. The signal from the output of the secondary winding through the starting element acts on the actuator, which ensures the opening of the electrical circuit.
Недостатком этого известного устройства является низкая точность при преобразовании э.д.с. вторичной обмотки трансформатора.The disadvantage of this known device is the low accuracy when converting emf secondary winding of the transformer.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является принятое автором за прототип (RU 41374 U1, 20.04.2004), содержащее блок измерения, включающий дифференциальный трансформатор тока и элемент для подключения к измеряемой цепи, и фильтр низких частот, усилитель сигнала, блок питания, микроконтроллер, блок индикации, интерфейс, блок измерения температуры и внешнее устройство.The closest technical solution to the proposed one is the one adopted by the author for the prototype (RU 41374 U1, 04/20/2004), containing a measuring unit, including a differential current transformer and an element for connecting to the measured circuit, and a low-pass filter, signal amplifier, power supply, microcontroller, display unit, interface, temperature measurement unit and external device.
Принцип действия данного устройства основан на измерении разностного тока нулевой последовательности фаз, возникающего при появлении в сети некомпенсированного тока утечки через проводимость изоляции фаз на землю. При отсутствии повреждения изоляции геометрическая сумма магнитных потоков, наведенных в сердечнике линейными токами, равна нулю, следовательно, во вторичной обмотке э.д.с. не индуктируется. При повреждении изоляции появляются токи нулевой последовательности, вызывающие в сердечнике дифференциального трансформатора возникновение некомпенсированного магнитного потока, который наводит э.д.с. во вторичной обмотке, значение которой пропорционально значению тока утечки.The principle of operation of this device is based on measuring the differential current of the zero sequence of phases that occurs when an uncompensated leakage current appears in the network through the conductivity of the phase insulation to earth. In the absence of insulation damage, the geometric sum of magnetic fluxes induced in the core by linear currents is zero, therefore, in the secondary winding of the emf not inducible. If the insulation is damaged, zero sequence currents appear, causing an uncompensated magnetic flux in the core of the differential transformer, which induces an emf. in the secondary winding, the value of which is proportional to the value of the leakage current.
Устройство работает следующим образом. Блок измерения подключается в рассечку фазных и нулевого проводов. С помощью фильтра низких частот производится выделение необходимого сигнала, этот сигнал усиливается в усилителе сигнала с высоким входным сопротивлением, усиленный сигнал поступает на аналоговый вход микроконтроллера, с помощью встроенного АЦП микроконтроллера полученный сигнал преобразуется в цифровое значение. С помощью заложенной в микроконтроллер градировочной кривой входной сигнал преобразуется в ток утечки, одновременно производится измерение окружающей температуры и вносится корректировка в значение тока утечки. Полученное значение отображается на цифровом индикаторе блока индикации, одновременно эти значения могут быть переданы на внешнее устройство по интерфейсу.The device operates as follows. The measurement unit is connected to the dissection of the phase and neutral wires. Using the low-pass filter, the necessary signal is extracted, this signal is amplified in the signal amplifier with a high input resistance, the amplified signal is fed to the analog input of the microcontroller, and using the built-in ADC of the microcontroller, the received signal is converted to a digital value. Using the calibration curve embedded in the microcontroller, the input signal is converted into a leakage current, the ambient temperature is measured at the same time, and an adjustment is made to the leakage current. The obtained value is displayed on the digital indicator of the display unit, at the same time these values can be transmitted to an external device via the interface.
Недостатком этого известного устройства является сложность процедуры преобразования э.д.с. вторичной обмотки тороидального трансформатора, пропорциональной току утечки.The disadvantage of this known device is the complexity of the conversion process emf secondary winding of a toroidal transformer proportional to the leakage current.
Техническим результатом заявляемого технического решения является упрощение процедуры преобразования сигнала вторичной обмотки дифференциального трансформатора.The technical result of the claimed technical solution is to simplify the process of converting the signal of the secondary winding of a differential transformer.
Технический результат достигается тем, что в устройство для измерения дифференциального тока, содержащее чувствительный элемент в виде тороидального трансформатора с двумя первичными и одной вторичной обмотками, источник переменного тока, усилитель, блок индикации и блок питания, введены преобразователь переменного напряжения в постоянное напряжение, фотодиод и источник светового потока, причем вход чувствительного элемента соединен с источником переменного тока, выход чувствительного элемента через преобразователь переменного напряжения в постоянное напряжение подключен к первому плечу фотодиода, второе плечо которого соединено с выходом источником светового потока, вход светового потока подключен к блоку питания, третье плечо фотодиода через усилитель соединено с входом блока индикации.The technical result is achieved by the fact that in the device for measuring the differential current, containing a sensing element in the form of a toroidal transformer with two primary and one secondary windings, an alternating current source, an amplifier, an indication unit and a power supply unit, an ac-to-dc voltage converter, a photodiode and a light flux source, the input of the sensor being connected to an alternating current source, the output of the sensor via an AC converter DC voltage is connected to the first arm of the photodiode, the second arm of which is connected to the output by the light source, the input of the light flux is connected to the power supply, the third arm of the photodiode is connected through the amplifier to the input of the display unit.
Сущность заявляемого изобретения, характеризуемого совокупностью указанных выше признаков, состоит в том, что преобразованная э.д.с. вторичной обмотки тороидального трансформатора воздействует на освещенный световым потоком фотодиод и по величине фототока фотодиода измеряется значение дифференциального тока.The essence of the claimed invention, characterized by a combination of the above features, is that the converted emf the secondary winding of the toroidal transformer acts on the photodiode illuminated by the light flux and the value of the differential current is measured by the magnitude of the photodiode of the photodiode.
Наличие в заявляемом устройстве совокупности перечисленных существующих признаков позволяет решить задачу измерения дифференциального тока на основе измерения фототока фотодиодам с желаемым техническим результатом, т.е. упрощением процесса преобразования сигнала вторичной обмотки тороидального трансформатора (чувствительного элемента).The presence in the inventive device of a combination of the listed existing features allows us to solve the problem of measuring the differential current based on measuring the photocurrent of photodiodes with the desired technical result, i.e. simplification of the process of converting the signal of the secondary winding of the toroidal transformer (sensitive element).
На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.The drawing shows a functional diagram of the proposed device.
Данное устройство содержит источник переменного тока 1, подключенный к входу чувствительного элемента 2, преобразователь переменного напряжения в постоянное напряжение 3, фотодиод 4, источник светового потока 5, блок питания 6, усилитель 7, подключенный выходом к входу блока индикации 8.This device contains an
Устройство работает следующим образом. Отсутствие дифференциального тока в сети приводит к тому, что на выходе чувствительного элемента наблюдается нулевой сигнал. Появившийся на выходе чувствительного элемента 2 сигнал, отличный от нулевого значения, и соответствующий току утечки, поступает на вход преобразователя переменного напряжения в постоянное напряжение 3. После выпрямления этого сигнала в этом преобразователе, его постоянное напряжение подают на фотодиод 4. При этом согласно предлагаемому техническому решению в данном случае используется фотодиодный режим (приложение к фотодиоду запирающее напряжение) фотодиода. При освещении фотодиода световым потоком источника светового потока 5 через фотодиод протечет фототок. Предварительно с выхода блока питания 6 подают напряжение на источник светового потока для выработки светового излучения. Как правило, величина этого фототока, возникающего в этом случае, зависит от приложенного к фотодиоду напряжения и интенсивности светового потока. В рассматриваемом случае принимается интенсивность светового потока постоянной величиной. Тогда фототок данного фотодиода (при постоянном значении светового потока) будет являться функцией приложенного к диоду напряжения. Другими словами по величине возникающего в этом случае фототока можно судить о токе утечки в сети. Далее фототок усиливается усилителем 7 и предается в блок индикации 8. Здесь отображается информация, позволяющая измерить величину дифференциального тока.The device operates as follows. The absence of differential current in the network leads to the fact that a zero signal is observed at the output of the sensing element. The signal that appears at the output of the
Таким образом, согласно предлагаемому техническому решению на основе измерения фототока фотодиода, освещенного постоянной величиной светового потока и управляемого напряжением преобразователя переменного напряжение в постоянное напряжение, можно обеспечить упрощение процедуры преобразования сигнала вторичной обмотки дифференциального трансформатора.Thus, according to the proposed technical solution based on measuring the photocurrent of the photodiode illuminated by a constant amount of luminous flux and controlled by the voltage of the AC to DC voltage converter, it is possible to simplify the procedure for converting the signal of the secondary winding of a differential transformer.
Предлагаемое устройство успешно может быть использовано в качестве технического средства предупреждения о возникновении тока утечки в электропроводке и электрооборудовании.The proposed device can be successfully used as a technical means of warning about the occurrence of leakage current in the wiring and electrical equipment.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016145631A RU2645434C1 (en) | 2016-11-22 | 2016-11-22 | Device for measuring differential current |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016145631A RU2645434C1 (en) | 2016-11-22 | 2016-11-22 | Device for measuring differential current |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2645434C1 true RU2645434C1 (en) | 2018-02-21 |
Family
ID=61258882
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016145631A RU2645434C1 (en) | 2016-11-22 | 2016-11-22 | Device for measuring differential current |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2645434C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2079849C1 (en) * | 1994-04-25 | 1997-05-20 | Хабаровский государственный технический университет | Device for measuring currents |
RU35897U1 (en) * | 2003-09-30 | 2004-02-10 | Турчинович Руслан Владимирович | Differential current sensor |
RU41374U1 (en) * | 2004-06-07 | 2004-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью Производственно-коммерческая фирма "Энергонорма" | DEVICE FOR LEAKAGE CURRENT MEASUREMENT |
US20110006779A1 (en) * | 2009-07-09 | 2011-01-13 | Tamura Corporation | Flux-gate leakage current sensor |
US9244110B2 (en) * | 2012-02-27 | 2016-01-26 | Atreus Enterprises Limited | Leakage current detector for AC and DC systems |
US20160154028A1 (en) * | 2014-11-27 | 2016-06-02 | Abb S.P.A. | Electronic device for measuring a differential current in an electric line |
US9411021B2 (en) * | 2010-12-10 | 2016-08-09 | Raritan Americas, Inc. | Methods and apparatus for sensing ground leakage and automated self testing thereof |
-
2016
- 2016-11-22 RU RU2016145631A patent/RU2645434C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2079849C1 (en) * | 1994-04-25 | 1997-05-20 | Хабаровский государственный технический университет | Device for measuring currents |
RU35897U1 (en) * | 2003-09-30 | 2004-02-10 | Турчинович Руслан Владимирович | Differential current sensor |
RU41374U1 (en) * | 2004-06-07 | 2004-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью Производственно-коммерческая фирма "Энергонорма" | DEVICE FOR LEAKAGE CURRENT MEASUREMENT |
US20110006779A1 (en) * | 2009-07-09 | 2011-01-13 | Tamura Corporation | Flux-gate leakage current sensor |
US9411021B2 (en) * | 2010-12-10 | 2016-08-09 | Raritan Americas, Inc. | Methods and apparatus for sensing ground leakage and automated self testing thereof |
US9244110B2 (en) * | 2012-02-27 | 2016-01-26 | Atreus Enterprises Limited | Leakage current detector for AC and DC systems |
US20160154028A1 (en) * | 2014-11-27 | 2016-06-02 | Abb S.P.A. | Electronic device for measuring a differential current in an electric line |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI221906B (en) | Measuring devices | |
ES2565005T3 (en) | Determination of the part of the fault current of a differential current | |
AU2014203111B2 (en) | Systems and methods for monitoring fiber optic current sensing systems | |
JP6106992B2 (en) | Insulation resistance measuring device | |
RU2645434C1 (en) | Device for measuring differential current | |
RU2628306C1 (en) | Differential current measurement device | |
RU191056U1 (en) | Timer - portable portable electric meter | |
JP5485344B2 (en) | Monitoring device, monitoring system | |
RU2642127C2 (en) | Measuring device of leakage current in load of single-phase rectifier | |
RU2377581C1 (en) | Method of measurement and monitoring of insulation resistance of unearthed power electrical ac networks under operation voltage and device for its implementation | |
KR100771939B1 (en) | Measuring instrument for an electric current leakage | |
JP2009257870A (en) | Method for detecting phase voltage of three-phase distribution line, zero-phase voltage, line voltage, phase voltage higher harmonic wave of three-phase distribution line, zero-phase voltage higher harmonic wave, and line voltage higher harmonic wave and voltage detecting apparatus used for detection in the method | |
CN203893959U (en) | Automatic direct-current comparator type temperature measuring bridge | |
WO2019160437A1 (en) | Combined current and voltage transformer | |
Pawaskar et al. | Design and implementation of low cost three phase energy meter | |
RU182715U1 (en) | COMBINED CURRENT AND VOLTAGE TRANSFORMER | |
EP2746790A3 (en) | The method and circuit for measuring own and mutual thermal resistances of a magnetic device | |
RU2529779C1 (en) | Mains electric and leakage meter | |
CN207424117U (en) | The combined instrument quickly measured for electric power mutual-inductor no-load voltage ratio | |
RU2556332C1 (en) | Leakage current monitor in load of single-phase rectifier | |
CN104330614A (en) | Large current detecting device applied to high-voltage transmission line | |
RU109865U1 (en) | DEVICE FOR CURRENT MEASUREMENT | |
KR100771583B1 (en) | Measuring instrument for an electric current leakage | |
RU41374U1 (en) | DEVICE FOR LEAKAGE CURRENT MEASUREMENT | |
CN109141495A (en) | Sensor interface apparatus |