Вимірювальний перетворювач струму в напругу

Вимірювальний перетворювач струму в напругу, що містить двообмотковий трансформатор струму, первинна обмотка якого підключена до 3 85222 якого підключений до виходу ОП, який являється виходом пристрою, до якого підключений один кінець резистора, другий кінець якого з'єднаний з не інвертуючим входом ОП і одним кінцем ще одного резистора, другий кінець якого з'єднаний з другим кінцем вторинної обмотки ТС та спільною точкою джерела живлення. Якщо в пристрої значення резисторів вибрані так, що падіння напруги на резисторі, з'єднаному з спільною точкою живлення, дорівнює падінню напруги на опорі вторинної обмотки, то осердя не буде перемагнічуватися і по хибка у ТС буде відсутня. Таке рішення особливо ефективно для кліщових трансформаторів струму, так як виключається вплив флуктацій зазора осердя. Використання прототипу дозволило автору поліпшити клас точності вольтамперфазометра ВАФ-85 (ВО "Електровимірювач" м. Житомир) з 4.0 до 2,5 і зменшити мінімальну шкалу струм у з 1А до 50мА при тому ж кліщовому ТС [4]. Прибор випускається як ВАФ 4303 Житомирським ВО "Електровимірювач". При переході до ци фро вої індикації клас точності був доведений до 1,0 , а мінімальна шкала струму знижена до 20 мА при тому ж класі точності. Аналіз джерел похибки показав, що похибка визначається в основному наводками в контурі із вторинної обмотки ТС і резистора, з'єднаного з спільною точкою живлення і входом ОП. Необхідно максимально зменшити опір цього контуру. Задачею винаходу являється подальше збільшення точності вимірювання струму за допомогою зниження опору контур у, який включає вторинну обмотку ТС. Пропонується вимірювальний перетворювач струму в напругу, що складається з двообмоточного трансформатора струму, первинна обмотка якого підключена до джерела вимірюваного струму, а вторинна обмотка одним кінцем підключена до інвертуючого входу операційного підсилювача , куди одним кінцем підключений резистор, другий кінець якого підключений до виходу цього операційного підсилювача, який являється виходом пристрою, що відрізняється тим, що до ви ходу операційного підсилювача підключений другий резистор, другий вивід якого підключений до інвертуючого входу другого операційного підсилювача, куди підключений один вивід третього резистора, другий вивід якого підключений до виходу другого операційного підсилювача і до другого кінця вторинної обмотки трансформа тора стр ум у, неінвер туючі входи обох операційних підсилювачів з'єднані з спільною точкою джерела живлення. Запропонований пристрій зображено на Фіг.1, де: 1 - трансформатор струму, 2 - внутрішній опір вторинної обмотки ТС (R2), 3,4,5 - резистори (R3, R4, R5), 6,7 - операційні підсилювачі ОП1 і ОП2. Пристрій працює так. При протіканні стр ум у і 1(t) в первинній обмотці ТС з 'явля ється стр ум в й ого втори нній обмотці і ді є на ОП1 таким чином , що стр ум i 2(t) протікає в резисторі зворотного зв'язку R3 і на виході установлюється напруга: 4 uвих = -i2R3 (1) Ця напруга діє на вхід ОП2, на виході якого встановиться напруга uвих 2 u R3R5 (2) uв их2 = - в их R5 = i . R4 R4 2 Напруга uв их2 створює у вторинній обмотці ТС струм i2(t) , знижуючи індукцію та напруженість магнітного поля в осерді ТС. Розглянемо контур, складений з вторинної обмотки ТС, опору цієї обмотки R2, входу ОП1 та напруги uв их2 . С ума напруг на цих елементах, згідно першого закону Кірхгофа дорівнює нулю: dB (3) W2 S - i 2 R 2 - e ОП + u в их 2 = 0, dt де W2 ,S,B - кількість вторинних ви тків, перетин осердя та індукція ТС, R2 - опір вторинної обмотки, еОП - напруга на вході ОП1 Напруга еОП мала у сучасних операційних підсилювачів і з (3) видно, що якщо uвих2 = i2R2, або з урахуванням (2) R 3R 5 (5) = R 2, R4 то по хідна індукці ї в осерді ТС в любий момент часу дорі внює н улю, а отже дорівнює нулю і індукція В та напруженість магнітного поля в осерді ТС. В цьому випадку згідно закону повного струму (6) і1 W 1 = i 2 W 2 + Н l , де W1 - кількість витків первинної обмотки, а l - довжина силової лінії магнітного поля осердя ТС. При H=0 вторинний стр ум: W (7) i2 = 1 i1 W2 і точно пропорційний первинному стр ум у i1 а згідно (1) uвих також точно пропорційно струму і 1: W (8) u в их = -R 3 1 i1, W2 Оскільки вихідний опір ОП2 близько до нуля, то в розглянутому контурі в зрівнянні з прототипом різко зменшився опір і рівень наведень в контурі. Це дозволило знизити рівень перешкод і підвищити точність. Експериментальна перевірка макета з одним і тим же кліщовим ТС Житомирського ВО "Електровимірювач" показала, що приведена похибка запропонованого пристрою не перевищує 0,05%. Слід замітити, що похибка 0,05% в світовій практиці досягнута в Національному метрологічному інституті США шляхом різкого ускладнення конструкції осердя кліщового ТС, у якого суцільне осердя знаходиться всередині коробчатого зовнішнього осердя і обмотки знаходяться на обох осердях [5]. Джерела інформації. 1. Булычов А.В., Ванин В.К. Анализ входных преобразователей сигналовдля устройств релейной защиты на интегральных микросхемах Электричество №9, 1985. - с.13-18. 5 85222 2. Йохен Эрмиш, Вернер Брендлер. Устройство для измерения электрических токов. Авт. свид. СССР №1394153. Бюллетень №17. - 1988. 3. Кизилов В.У., Баранов А.Н. Измерительный преобразователь тока в напряжение. Авт.свид. СССР№873138.Бюллетень №38. - 1981. Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 6 4. Кизилов В.У., Чернявскй А.И. Прибор для оперативного контроля электрических параметров. Энергетик. - №3. - 1993. - с.14-15. 5. John D.,Ramboz A.Righlyaceurate,hand-hold clamp-on current trans-former. IEEE,Transactions on Instrumentation and Measurement.Vol 45, №2, April. 1996. p.445-448. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601