Измерительный преобразователь с гальваническим разделением цепей

Измерительный преобразователь с гальваническим разделением цепей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: электроэнергетическая промышленность, в частности техника регистрации аварийных процессов в электрических сетях и на станциях. Сущность: в нормирующем преобразователе используется изолирующий двухобмоточный трансформатор с компенсацией активного сопротивления вторйч ной обмотки трансформатора с помощью операционного усилителя . Нормирующий преобразователь обеспечивает высокую точность в широком диапазоне частот. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>>s Н 01 F 40/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ . (21) 4917460/07 . (22) 11.03,91, (46) 15.12.92. Бюл, N. 46 (71) Киевский институт автоматики (72) А.В.Богословский (56) Авторское свидетельство СССР

М 1403121, кл. Н 01 F 40/14, 1986.

Авторское свидетельство СССР

N 1385153, кл. Н 01 F 40/14, 1985. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВА- .ТЕЛЬ С ГАЛЬВАНИЧЕСКИМ РАЗДЕЛЕНИЕМ ЦЕПЕЙ. Изобретение относится к электроэнергетической промышленности, в частности к технике устройств для регистрации аварийных процессов в электрических сетях и на станциях.

В последнее время все более широкое распространение получают цифровые регистраторы аварий, выполненные на микропроцессорах. Информация о параметрах режима должна поступать на входы регистратора от первичных датчиков-трансформаторов тока и трансформаторов напряжения — в нормализованном виде и с минимальными погрешностями по модулю и по углу. . Цепи автоматического регистратора должны быть надежно гальванически отделены от первичных датчиков и иметь минимальное потребление. В связи с этим возникает необходимость создания нормирующих преобразователей с гальваническим разделением цепей, что обеспечивает высокую точность измерения как в стационарных так и в переходных режимах, т.е, в широком диапазоне частот, .Ы 1781713 А1 (57) Использование: электроэнергетическая промышленность, в частности техййка регистрации аварийных процессов в электрических сетях и на стайцйях, Сущность: в нормирующем преобразователе используется изолирующий двухобмоточный трансформатор с компенсацией актйвного сопротивленйя вторичнбй обмотки трансформатора с помощью oneðàöéîííoãî усилителя. Нормирующий преобразователь обеспечивает высокую точность в широком диапазоне частот, 3 ил.

Известно устройство. содержащее и ромежуточный изолирующий трансформатор с двумя обмотками и два операционных уси- лителя, причем второй операционный уси- Я литель охвачен частбтннб-завйсимой обратной связью, обеспечивающей коррекцию погрешйости коэффицйента передачи только по модулю и только при частотах достаточно близких к номинальной. Переда- 00 ча йестационарных процессов"с широким частотным спектром осуществляется с большими погрешностями.

Прототип содержит промежуточный изолирующий трансформатор с тремя обмотками и два ойерацйойных усилителя.

Прототип сложнее предлагаемого устройства и уступает ему по точности.

Целью настоящего изобретения является устранение йедостатков прототипа путем создания более простого и более точного устройства.

Сущность изобретения состоит s том, что предлагаемая схема позволяет компенсировать активное сопротивление вторичной обмотки изолирующего трансформатора.. 1781713

Активное сопротивление вторичной обмотки трансформатора является основным источником погрешности нормирующего преобразователя. Поставленная цель достигается следующим путем: нормирующий 5 измерительный преобразователь с гальваническим разделением цепей содержит двухобмоточный изолирующий трансформатор и один операционный усилитель. Устройство отличается тем, что с целью 10 . упрощения и повышения точности в широком диапазоне частот, первый конец вторичной обмотки трансформатора соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, второй конец вторичной обмотки 15 трансформатора соединен с общим проводом, выход операционного усилителя соединен через резистор с инвертирующим входом и через делитель напряжения с не- . . инвертирующим входом операционного 20 усилителя. Выход операционного усилителя является выходом преобразователя, Входом преобразователя служит первйчная обмотка трансформатора.

На фиг.1 приведена принципиальная 25 схема преобразователя, где принятые следующие обозначения: 1 — изолиру ащий трансформатор, 2 — первичная обмотка изаллрующего трансформатора, 2 — вторичная обмотка изолирующего трансфар- 30 матора, 4 — активное сопротивление вторичной обмотки, 5 — операционный усилитель, 6 — резистор отрицательной обратной связи, 7 — делитель напряжения положительной обратной связи, 8 — рези- 35 стор делителя 7, 9 — резистор делителя 7, на фиг.2 — расчетная схема устройства; на фиг.3- схема испытания устройства в широком диапазоне частот, где 13 — индуктивность вторичной обмотки трансформатора;

М вЂ” взаимная индуктивность первичной и вторичной обмоток;

Р— оператор, Приравняв U+ и V-, найдем р L3+R4 р 1-3 + R4 + 6

Rg ввых (R + R (3) р L3+ R4+ 6 (4) Uegggg

Uвых

Rg R6 В6 р — Rs R4 (6) 0вых = -3 Rs

U+ — вых — —

Rs+ Rg

Проведен анализ схемы, представленной на фиг.2, для случая, когда в преобразователе использован идеальный операционный усилитель, т.е. операционный усилитель с черезвычайно большим 45 входным сопротивлением на дифференциальных входах, высоким коэффициентом усиления, нулевым дрейфом и неограниченной полосой пропускания частот. Реальные операционные усилители для нашего случая 50 очень близки к идеальному усилителю.

Операционный усилитель с дифференциальным входом вырабатывает на выходе напряжение Овых,при котором напряжение на ин верснам входе U- и напряжение на 55 прямом входе.U+ cãðîão равны друг другу живых 9L3+R4)+ply R6 (2) р L3+R4+R6

Если резисторы делителя 7 (BB и Р9) выбрать так, чтобы Pg, Р6 и Р6, Р4 после сокращения на р, получим

Выражение (6) не содержит оператора р и, следовательно, справедливо при всех частотах, Реально выполнить равенство Rg R6

= Rs R4 соответствующее полной компенсации активного сопротивления вторичной обмотки трансформатора, нельзя так как схема самовозбудится, но можно компенсировать 90 — 95% R4, приблизиться к точке компенсации и существенно снизить погрешность преобразователя.

Проверка работы преобразователя проведена по схеме, представленной на фиг.3, Источником тока, проходящего по первич- ной обмотке трансформатора, служит генератор синусоидального напряжения, .частоту otopoto можно изменять в широких пределах(в нашем случае 10-20 Гц). Ток генератора проходит через безиндуктивное сопротивление R>o.

Напряжение на Rio пропорционально току, текущему через преобразователь. Напряжение на выходе преобразователя и напряжение íà Вю примерно равны по величине и противоположны по фазе. Напряжение на общей точке делителя Я11, R12 при соответствующем их подборе, определяет точность преобразователя.

При номинальном напряжении на выходе преобразователя и при изменении часто1781713

Составитель А.богословский

Техред М.Моргентал Корректор А,Макаров

Редактор

Заказ 4276 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ты генератора от 10 до 20 000 Гц напряжение погрешности преобразования на общей точке резисторов Я11 и R

Измерительный преобразователь с гальваническим разделением цепей, содержащий изолирующий трансформатор и операционный усилитель, резистор и делитель напряжения, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью упрощения преобразователя и повышения точности в широком диапазоне частот, один конец вторичной обмотки трансформатора соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, другой конец вторичной обмотки

5 трансформатора соединен с общим проводом, выход операционного усилителя соединен через резистор с инвертирующим входом и через делитель напряжения с неинвертирующим входом операционного

10 усилителя. выход операционного усилителя является выходом преобразователя, а входом преобразователя служит первичная обмотка трансформатора.