УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАСШТАБНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТОКА

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.
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).
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.
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.)
Недостатком такого решения является отсутствие возможности снижения рассеивания мощности при коррекции больших токов больше 100 А.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Техническим результатом является снижение рассеиваемой мощности при коррекции больших токов.
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.
Введение цифрового усилителя во вторичную обмотку второго трансформатора позволяет снизить рассеивание мощности при коррекции больших токов.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для масштабного преобразования тока.
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.
Устройство работает следующим образом.
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.
Использование цифрового усилителя позволяет увеличить токовую погрешность, но результаты остаются на порядок выше по сравнению с некорректируемым трансформатором тока.
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.