Датчик тока

1,11 6 ОО 465 Союз Советских Социалистических Республик(61 т. свпд-ву лнительнос 51) М, К. 11 с, 19,2221-1 3/08 5 (21) 2172597/ОЗа 51 яки Ъо явлено 15 С ПРИСОСДИНСИ (23) Приоритет(43) Опубликовано Государственный комитет Совета Министров СССР по делам изобретенийн открытий 53) УДК 621сиь М 03.78. Бюлл Дата опубликования описания 11.04.78(54) ДАТ Ч И К ТО Изобретение может быть использовано в устройствах защиты низковольтных автоматических выключателей.Известны бесконтактные устройства защиты низковольтных автоматических выклю 1 ателей, в которых в качестве датчиков тока применяются трансформаторы тока, соединяемые с блоком управления защиты через промсмуточный насыщающийся трансформатор тока, который применяется в качестве измерительного элемента и источника питания блока управления 1.Наиболее близким к изобретению является техническое решение 2, в котором насыщение шинного трансформатора тока, устанавливаемого непосредственно в полюсе выклюилеля, происходит при больших токах, чем насыщение промежуточного измер 1 ггсльн 01 о трансформатора тока, который насыщается у)1 се при номинальном токе.Однако непосредственное соединение трансформаторов в этом устройстве затруднено из-за значительного искажения формы втори ного тока шинного трансформатора тока при насыщении его магнитопровода. Указанное обстоятельство нарушает нормальное функционирование блока защиты при значительных кратностях первичного тока, Для устранения этого недостатка требуется выполнять шинный трансформатор тока ненасышенным вплоть до максимально возможных токов короткого замыкания, которые для низковольтных автоматически.; выключателей могут достигать весьма больших величин. Это треооваиие ведет к недопустимому для современных малогабаритных автоматических выключателей увеличению габаритов шинного трансформатора тока.Цель изобретения - уменьшение габаритови улуч:пение выходных характеристик датчика тока. Эта цель достигается тем, что и д;1 Г- чик тока, содержащий шинный трансформатор тока, измерительный трансформатор токи, первичная обмотка которого под 1 сл 10 чсн 11 к в Горипой ОохОтис шинного тр 1 п 1 сфор.1 иГор;1 токи, а к выходу вторичной оомотки измсриГсльш)го трансформатора тока через выпрямитель подключены измерительный резистор и смкостиый накопитель энсрпш, д 0110 л 1 п 1- тельно между вторишой обмоткой шинного трансфорзат 0 ра тока и перви но 1 обмотсо 1 измерительного трансформатора тока последовательно включен иасьпцающийся дросссль, а параллсл 1,ио гтори шой обмотке шпги 10 готрансформатори тока включен балластный резистор.Примсисиис в схеме доиолнитсл 1 иого насыща 1 ощегося дросселя совместно с б)11 лл;1 стиь 1 м рсзист 01)0 иозвол 51 сГ иск;1 О 111 ь влия иис иа характеристики измеритсльного траис 600465фОрмятора тока пскяжсппя формь втОрн 1 поГО тока шинного трае 1 сф 01)мяторя тока, Вызванного насыщением его магнитопровода, В этом случае отпадает необходимость выполнять шинный трансформатор ненасыщенным вплоть до максимальной кратности тока короткого замыкания, что в свою очередь позволяет существенно уменьшить его габариты и повысить надежность работы устройства защиты в целом,Схема предлагаемого датчика приведенапа фиг. 1,Датчик состоит из шинного трансформатора тока 1, балластного резистора 2, включенного параллельно зажимам вторичной обмотки шинного трансформатора тока, насыщающегося дросселя 3, измерительного трансформатора тока 4, вторичная обмотка которого через диоды 5, б в один из полупериодов нагружена на измерительный резистор 7, а во второй полупериод - на накопительный конденсатор 8, напряжение на котором стабилизируется стабилитроном 9.Амплитудное значение напряжения на измерительном резисторе, пропорциональное величине тока защищаемой сети, поступает на вход решающего блока защиты 10. Накопительный конденсатор служит для снабжения энергией отключающего электромагнита выключателя.При отсутствии насыщающегося дросселя 3, т. е. при известном способе соединения трансформаторов тока, форма тока во вторичной цепи шинного трансформатора тока 1 при насыщении его магнитопровода упрощенно показана на фиг. 2 сплошной кривой, Пунктирной кривой показана форма первичного тока. Изменение тока на участках Ыс - Ыг и с 11"г соответствует моменту ненасыщенного состояния магнитопровода шинного трансформатора тока 1, а на участке Ыз - с 1 и сс)Ь - йо 1 - насыщенного состояния магнитопровода. Поскольку максимальная величина потокосцепления трансформатора тока 4 выбирается значительно меньше, чем у трансформатора тока 1, то угол насыщения измерительного трансформатора 4 Ы 4 значительно меньше, чем угол насыщения трансформатора 1 с 1 г, т. е, к моменту насыщения трансформатора 1, трансформатор 4 уже насыщен. После перехода вторичного тока трансформатора 1 через нуль в момент Ыз сердечник трансформатора 4 выходит из насыщения. В этом случае перемагничивание трансформатора 4 в промежутке Ыз - вас производится вторичным током трансформатора 1, сердечник которого находится в зоне насыщения. В этом промежутке трансформатор 4 успевает вырабатывать значительную часть своей индукции. Перемагничивание трансформатора 4 синусоидальным током начинается только с момента М, когда трансформатор 1 выходит из режима насыщения, В результате этого угол насыщения с)14 трансформатора 4 и, следова бО Формула изобретен ияДатчик тока, содержащий шинный трансформатор тока, проме)куточный измерительный трансформатор, ко вторичной обмотке которого через выпрямитель подключены измегелы 1 О, яг 1 пли 1 удя пзмс) п)ел ьпс)1 о и яп 1) 11)кения па его выходе оказываюгся меньше, чем вслучае, когда перемагппчпвяппс трянсформя 5тора 4 производилось бы все время сппусопдальным током, начиная с моме 14 га с)1 о, т. е.если бы трансформатор 1 пе вносил иска)сепий в форму вторичного тока трансформатора4. Угол насыщения трансформатора 4 в этомслучае составил бы величину жг 4, Практически искажение формы вторичного тока трансформатора 1 приводит к тому, что при насыщении его магнитопровода с ростом первичного тока прекращается рост измерительногонапряжения на выходе трацсч)орматора 4.Кроме того, напряжение па конденсаторе 8может понижаться ни)ке и ппимяльпо допустимой величины.Прп наличии дросселя форма вторичного20 тока трансформатора 1 показана на фиг. 3,В этом случае перемагничиванпе трансформатора 4 начинается в момент сс)о и производится все время до сс)Ь практически синусоидальным током, что обеспечивает пеобходи 25 мую величину его амплитудной погрешности.Поясним физические процессы, протекающие во вторичной цепи трансформатора 1 принасыщении его магнитопровода и при наличиинасыщенного дросселя в его вторичной цепи.зо К моменту оз, когда втори шый ток трансформатора 1 проходит через пулевое значение, дроссель 3 и трансформатор 4 выходятиз насыщения. При этом дроссель начинаетпредставлять для вторичного тока трансфор 85 матора 1 большое сопротивление, в результате чего вторичный ток трансформатора 1 впромежутке о)1 з - сс)1 о замыкается через балластный резистор 2, не попадая в первичнуюобмотку трансформатора 4. Параметры схемы40 подбираются такими, чтобы перемагничивание дросселя 3 закончилось к моменту саго.После его насыщения практически весь вторичный ток трансформатора 1 начинает ответвляться в цепь трансформатора 4. Как по 45 казывают исследования, за счет ввода дросселя небольших габаритов удается значительно уменьшить габариты шинного трансформатора тока и уменьшить погрешность защитнойхарактеристики измерительного трансформа 50 тора тока.Предложенное решение за счет снижениягабаритов шинного трансформатора тока позволяет снизить мощность, рассеиваемуютремя трансформаторами тока, устанавливае 55 мые в каждом выключателе в среднем на10 Вт, что при предполагаемом выпуске выключателей 100 тыс. штук в год составит экономию примерно 10000 рублей в год,Заказ 267/15Н Ъ 334ного комитета Сам изобретенийква, Ж, Раун Тираж 1122овста Минпстрооткрытийскал нао., д. 4 Изд. Государстве по де 113035, Моодписное пографил, пр. Сапунова,ритсльный резистор и смкостный накопитель энергшт, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов и улучшения выодных дарактсристик, в него дополнительно введены насьпца 1 ощийся дроссель и балластный резистор, причем дроссель включен последовательно мскду вторичной обмоткой шинного трансформатора и первичной обмоткой промежуточного измерительного трансформатора, а балласт 11 ый резистор подкл 1 о 1 ен параллельио выводам в 1 оричной обмогки шинного трансформатора а.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Лкцептованная заявка Англии М 1097809Н 2 К, 19 б 8.2. Могилевский Г. В. Бссконтактныс устройства защиты для низковольт 11 ы электри чески аппаратов. М., Энергия, 1971, с. 10.