Способ измерения тока в проводнике с помощью герконов

Способ измерения тока в проводнике с помощью герконов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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.

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_CP1 в проводнике, возвращался в исходное положение и размыкал контакты при токе I_ОТП1, измеряют время между моментами замыкания и размыкания контактов и по этому времени вычисляют амплитуду тока I_m (Предварительный патент Республики Казахстан №16020, кл. G01R 19/30, опубликован 15.07.2005, бюл. №7).

Недостатком способа является низкая точность измерения для кратностей К токов короткого замыкания 1<К≤5, связанная с разбросом времени t_CP 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.

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_СР1 в проводнике, возвращался в исходное положение и размыкал контакты при токе I_ОТП1, 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_СР1, а возвращался при токе I_ОТП2<I_ОТП1, 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.

При токе в проводнике, большем I_СР1=I_СР2, герконы 1, 2 срабатывают и замыкают свои контакты в момент времени φ_СР1/ω:

При снижении тока в проводнике ниже I_ОТП1 геркон 1 размыкает контакты и через элемент И 3 с одним инверсным входом запускает отсчет времени в микропроцессоре 4:

Микропроцессор 4 подключен так, что начинает отсчитывать время при снижении тока в шинопроводе до значения I_ОТП1, определяемого φ_ОТП1/ω и размыканием контактов геркона 1, а останавливается при снижении тока в шинопроводе до значения I_ОТП2, определяемого φ_ОТП2/ω и размыканием контактов геркона 2:

Из (2) выражаем I_m и подставляем его в (3):

Затем из (4) выражает ctgφ_ОТП1:

Используя тригонометрическую формулу перейдем от ctgφ_ОТП1 к sinφ_ОТП1:

Далее из (2) выражаем I_m с учетом (6):

При замыкании контактов герконов 1, 2 с током срабатывания I_СР1=I_СР2 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_m и поступает в устройство 5 отображения информации. Равенство токов срабатывания первого, второго герконов I_СР1=I_СР2 обусловливает отсутствие зоны нечувствительности измерительного органа при I_СР1>I_m>I_СР2. Действительно, если бы первый геркон срабатывал и замыкал контакты при токе I_СР1, второй геркон - при токе I_СР2, при этом I_СР1>I_СР2, а амплитуда I_m измеряемого тока находилась бы в пределах I_СР1>I_m>I_СР2, 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.

Способ измерения тока в проводнике с помощью герконов, при котором геркон с нормально разомкнутыми контактами устанавливают вблизи проводника, настраивают его так, чтобы он срабатывал и замыкал контакты при токе I_CP1 в проводнике, возвращался в исходное положение и размыкал контакты при токе I_OTП1, измеряют время между моментами замыкания и размыкания контактов и по этому времени вычисляют амплитуду тока, отличающийся тем, что дополнительно устанавливают второй геркон с нормально разомкнутыми контактами, настраеваемый так, чтобы он срабатывал при токе I_СР1, а возвращался при токе I_ОТП2<I_OTП1, измеряют время между моментами размыкания контактов герконов после их срабатывания и определяют амплитуду измеряемого тока по формуле .