СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА В ПРОВОДНИКЕ С ПОМОЩЬЮ ГЕРКОНОВ
MEASURING METHOD OF CURRENT IN ELECTRIC CONDUCTOR BY MAGNETIC REED RELAYS

Изобретение относится к энергетике, а именно к измерительной технике.
Известен способ измерения тока в шинопроводе путем контроля напряжения на выводах обмотки геркона, расположенного в магнитном поле тока шинопровода, и вычисления амплитуды тока по контролируемому напряжению (Клецель М.Я., Бороденко В.А. Использование герконов защиты от коротких замыканий для контроля нагрузки. Энергетика. Известия ВУЗов, 1985, №11).
Однако величина контролируемого напряжения незначительна, откуда следует, что сигнал необходимо усиливать, поэтому способ имеет низкую точность измерения, вызванную наводками в соединительных проводах.
CP1
ОТП1
m
Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения тока в проводнике, при котором геркон с нормально разомкнутыми контактами устанавливают вблизи проводника, настраивают его так, чтобы он срабатывал и замыкал контакты при токе I в проводнике, возвращался в исходное положение и размыкал контакты при токе I, измеряют время между моментами замыкания и размыкания контактов и по этому времени вычисляют амплитуду тока I (Предварительный патент Республики Казахстан №16020, кл. G01R 19/30, опубликован 15.07.2005, бюл. №7).
CP
Недостатком способа является низкая точность измерения для кратностей К токов короткого замыкания 1<К≤5, связанная с разбросом времени t срабатывания геркона до 2÷6 мс (Клецель М.Я., Мусин В.В. и др. Свойства герконов, применяемых в релейной защите. Электричество, 1993, №9).
Технический результат изобретения - повышение точности измерения тока.
СР1
ОТП1
СР1
ОТП2
ОТП1
Технический результат достигается тем, что в способе измерения тока в проводнике с помощью геркона, при котором геркон с нормально разомкнутыми контактами устанавливают вблизи проводника, настраивают его так, чтобы он срабатывал и замыкал контакты при токе I в проводнике, возвращался в исходное положение и размыкал контакты при токе I, измеряют время между моментами замыкания и размыкания контактов и по этому времени вычисляют амплитуду тока, дополнительно устанавливают второй геркон с нормально разомкнутыми контактами, настраеваемый так, чтобы он срабатывал при токе I, а возвращался при токе I<I, измеряют время  между моментами размыкания контактов герконов после их срабатывания и определяют амплитуду измеряемого тока по формуле
На фиг.1 показан полупериод синусоиды измеряемого тока и величины токов срабатывания и отпадания герконов.
На фиг.2 приведен пример реализации предлагаемого способа, где герконы 1 и 2 размещены в магнитном поле тока проводника, элемент И 3 с одним инверсным входом, микропроцессор 4, устройство 5 отображения информации.
СР1
СР2
СР1
При токе в проводнике, большем I=I, герконы 1, 2 срабатывают и замыкают свои контакты в момент времени φ/ω:
ОТП1
При снижении тока в проводнике ниже I геркон 1 размыкает контакты и через элемент И 3 с одним инверсным входом запускает отсчет времени в микропроцессоре 4:
ОТП1
ОТП1
ОТП2
ОТП2
Микропроцессор 4 подключен так, что начинает отсчитывать время  при снижении тока в шинопроводе до значения I, определяемого φ/ω и размыканием контактов геркона 1, а останавливается при снижении тока в шинопроводе до значения I, определяемого φ/ω и размыканием контактов геркона 2:
m
Из (2) выражаем I и подставляем его в (3):
ОТП1
Затем из (4) выражает ctgφ:
ОТП1
ОТП1
Используя тригонометрическую формулу перейдем от ctgφ к sinφ:
m
Далее из (2) выражаем I с учетом (6):
СР1
СР2
m
СР1
СР2
СР1
m
СР2
СР1
СР2
СР1
СР2
m
СР1
m
СР2
При замыкании контактов герконов 1, 2 с током срабатывания I=I на выходе элемента И 3 с одним инверсным входом сигнал отсутствует. Размыканием контактов геркона 1 запускается отсчет времени в микропроцессоре 4, так как на его вход поступает сигнал с элемента И 3. Выходной сигнал элемента И 3 обусловлен замкнутым состоянием геркона 2 и разомкнутым состоянием геркона 1. Далее при размыкании контактов геркона 2 отсчет времени останавливается, так как на втором входе элемента И 3 сигнал отсутствует. В микропроцессоре 4 по измеренному значению времени  между размыканием контактов герконов 1, 2 согласно (7) рассчитывается амплитуда тока I и поступает в устройство 5 отображения информации. Равенство токов срабатывания первого, второго герконов I=I обусловливает отсутствие зоны нечувствительности измерительного органа при I>I>I. Действительно, если бы первый геркон срабатывал и замыкал контакты при токе I, второй геркон - при токе I, при этом I>I, а амплитуда I измеряемого тока находилась бы в пределах I>I>I, измерить величину тока было бы невозможно поскольку первый геркон не сработает, а следовательно, невозможно замерить время между моментами размыкания контактов герконов.
Таким образом, разработанный способ обеспечивает измерение величины тока с повышенной точностью за счет малых погрешностей времени отпадания герконов.
Технико-экономическая эффективность заключается в экономии материальных ресурсов, а именно меди и проката черных металлов, необходимых для производства трансформаторов тока.