Преобразователь тока нулевой последовательности в напряжение

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 19) (1 ) 1 В 19 28, Н 02 Н 3/1 5) ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗС)БРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 а ся к электроизмеользовано в схемах мыканий на земле и через изоляцию енного тока,левой последоватрансформатора токательности.На чертеже иная схема преобпоследовательноПредлагаемыжит трансформатвательности в вид Изобретение относи рениям и может быть исп защиты от однофазных з или контроля токов утеч электроустановках перемзобра разова сти в на й преоб ор тока жена принципиальтеля тока нулевойпряжение.разователь содернулевой последотороидального Цель изоности за сче етения -обеспеч овышение надеж ия самокОнтрол(71) Таджикский политехнический институти Душанбинское проектно-конструкторское бюро "Спецавтоматика"(56) Авторское свидетельство СССРМ 721755, кл. 6 01 В 19/00, 1977,Авторское свидетельство СССРМ 1291886, кл, 6 01 В 19/00, 1985,(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОКА НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ В НАПРЯЖЕНИЕ(57) Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано в схемах защиты от однофазных замыканий на землю или контроля токов утечки через изоляцию в электроустановках переменного тока, Цель изобретения - повышение надежности аа счет обеспечения самоконтроля трансформатора тока нулевой последовательности. При обрыве вторичной обмотки 5 трансформатора тока нулевой последовательности операционный усилитель 8 преобразователя переходит в .триггерный пороговой режим и напряжение на его вь ходе увеличивается до уровня половины н пряжения источника питания. При обрыве вторичной обмотки 6 происходит,то же самое. Этот уровень напряжения, усиленный двухтактным эмиттерным повторителем 9, значительно превышает пороговую уставку устройства защитного отключения, в результате чего происходит отключение электроустановки по условиям самоконтроля. П ри коротком замыкании во вторичной обмотке 5 операционный усилитель 8 переходит в режим генерации из-за образования положительной обратной связи, в результате чего на его выходе появляется меандр (прямоугольные импульсы) с амплитудой, равной половине напряжения источника питания. При коротком замыкании в обмотке 6 происходит то же самое, но частота прямо-. угольных импульсов будет определяться величиной емкости конденсатора 13 и величинами сопротивления резисторов 12 и 16. В том и другом случае амплитуда меандра на выходе двухтактного эмиттерного повторителя 9 значительно превышает пороговую уставкуустройства защитного отключения, в результате чего происходит отключение электроустановки по условиям самоконтроля. 1 ил.10 20 30 35 40 50 сердечника 1, предназначенного для пропускания фазных проводов 2, 3, 4 и снабженного двумя вторичными обмотками 5 и 6, намотанными по всей окружности сердечника 1 двойным проводом с равным числом витков. В окно сердечника 1 вставлена труба 7 иэ ферромагнетика, покрытая сплошн ым короткозамкнутым витком из высокопроводящего материала, например меди, Сквозь трубу 7 пропущены фазные провода 2, 3 и 4, Начало первой вторичной обмотки 5 связано с инвертирующим входом операционного усилителя 8, выход которого подключен к входу двухтактного эмиттерного повторителя 9, выход которого соединен с первым приводом резистора 10 отрицательной обратной связи, Преобразователь содержит также первый 11 и второй 12 резисторы, первый 13 и второй 14 конденсаторы, причем выходной резистор 15 своим первым выводом соединен с общей шиной, Начало первой вторичной обмотки 5 соединено с инвертирующим входом операционного усилителя 8 через первый резистор 11, а концы перой и второй упомянутых вторичных обмоток 5 и 6 объединены между собой и соединены с общей шиной через второй резистор 12, при этом конец второй вторичной обмотки 6 соединен с общей шиной через последовательную цепь из первого конденсатора 13 и вновь введенного третьего резистора 16, а точка соединения этих элементов в указанной последовательной цепи подключена к неинвертирующему входу операционного усилителя 8, причем второй вывод резистора 10 отрицательной обратной связи подключен к началу второй вторичной обмотки 6, а выходной резистор своим вторым выводом соединен с выходом двухтактного эмиттерного повторителя 9 и шунтирован вторым конденсатором 14.Предлагаемый преобразователь работает следующим образом.При возникновении в электроустановке однофазного замыкания на землю геометрическая суммамагнитных потоков, наводимых в сердечнике 1 токами в фазных . проводах 2, 3 и 4, становится не равной нулю, а результирующий магнитный поток наводит во вторичных обмотках 5 и 6 ЭДС, пропорциональную току нулевой последовательности, Поскольку первая вторичная обмотка 5 и вторая вторичная обмотка 6 включены между собой встречно стабилизация уровня напряжения на выходе эмиттерного повторителя 9 независимо от изменения тока в фазных проводах 2, 3 и 4 обеспечивается разностным потоком между вторичными обмотками 5 и 6. С начала первой вторичной обмотки 5 через резистор 11 на инвертирующий вход операционного усилителя 8 подается синусоидальное напряжение, уровень которого пропорционален току нулевой последовательности, а нанеинвентирующий вход усилителя 8 через конденсатор 13 с объединенных концов обмоток 5 и 6 - разностный сигнал, близкий кнулю, образованный противоположно направленными токами в обмотках 5 и 6, В итоге на выходе операционного усилителя 8 формируется сигнал, дифференциальный по отношению к общей шине и пропорциональный току нулевой последовательности. Этот сигнал усиливается двухтактным эмиттерным повторителем 9 и через резистор10 отрицательной обратной связи поступает на начало второй вторичной обмотки 6. Таким образом, при увеличении тока в первой вторичной обмотке 5, на пропорциональную величину увеличивается разностный сигнал между токами обмоток 5 и 6 подаваемый на неинвертирующий вход операционного усилителя 8, в силу чего дифференциальныйсигнал на выходе усилителя 8 и повторителя 9 остается постоянным, точно так же каки падение напряжения на выходном резисторе 15, шунтированном конденсатором 14, независимо от флуктуаций во вторичных обмотках 5 и 6, обусловленных изменением фазных токов из-за непостоянства магнитных параметров сердечника 1. Труба 7 из ферромагнетика, покрытая короткозамкнутым слоем меди, препятствует возникновению небалансов, обусловленных несимметричностью размещения фазных проводов 2, 3 и 4 в окне сердечника 1, Уменьшение погрешности трансформатора тока нулевой последовательности достигается тем, что короткозамкнутый виток из меди обеспечивает размагничивание ферромагнитной трубы 7, поддерживая ее высокую магнитную проницаемость (предотвращаянасыщение) и экранирующие свойства. Труба 7 экранирует сердечник 1 от полей,обусловленных несимметричностью размещения фаэных проводов 2, 3 и 4 сетиотносительно центральной оси симметриисердечника 1 и неравномерностью укладки витков вторичных обмоток 5 и 6 по периметру сердечника 1.Предлагаемый преобразователь обладает свойством самоконтроля,При обрыве вторичной обмотки 5 трансформатор тока нулевой последовательности операционный усилитель 8 преобразователя переходит втриггерный пороговый режим и напряжение на его выходе увеличивается до уровня половины напряжения источника питания, При обрыве вторичной обмотки 6 происходит то же самое.Этотуровень напряжения, усиленный двухтактным эмиттерным повторителем 9, значительно превышает пороговую установку устройства защитного отключения, в результате чего происходит отключение электроустановки по условиям самоконтроля.При коротком замыкании во вторичной обмотке 5 операционный усилитель 8 переходит в режим генерации из-за образования положительной обратной связи, в результате чего на его выходе появляется меандр (прямоугольные импульсы) с амплитудой, равной половине напряжения источника питания. При коротком замыкании в обмотке 6 происходит то же самое, но частота прямоугольных импульсов будет определяться величиной емкости конденсатора 13 и величинами сопротивления резисторов 12 и 16, В том и другом случае амплитуда меандра на выходе двухтактного эмиттерного повторителя 9 значительно превышает пороговую уста вку устройства защитного отключения, в результате чего происходит отключение электроустановки по условиям самоконтроля. Использование предлагаемого преобразователя позволит значительно повысить надежностьзащиты от однофазных замыканий на землю за счет следующих факторов; труба из ферромагнитного материала, покрытая короткозамкнутым слоем меди и вставленная в окно сердечника трансформатора тока нулевой последовательности, обеспечивает устранение небаланса и уменьшение погрешности выделения тока нулевой последовательности, Кроме того, применяемый преобразователь ток - напряжение обеспечивает точность преобразования аналогового сигнала в уровень напряжения, пропорциональный току нулевой последовательности, а также возможность самоконтроля путем отключения сети при обрыве или коротком замыкании вторичных обмоток трансформатора тока нулевой последовательности. 5 Формула изобретенияПреобразователь тока нулевой последовательности в напряжение, содержащий трансформатор тока нулевой последовательности в виде тороидального сердечника 10 с двумя вторичными обмотками, намотанными по всей окружности сердечника двойным проводом с равным числом витков, при этом начало первой вторичной обмотки связано с инвертирующим входом операцион ного усилителя, выход которого подключенк входу двухтактного эмиттерного повторителя, выход которого соединен с первым выводом резистора отрицательной обратной связи, первый и второй резисторы, пер вый и второй конденсаторы, причемвыходной резистор своим первым выводомсоединен с общей шиной, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения надежности за счет обеспечения самоконт роля трансформатора тока нулевой последовательности, начало первой вторичной обмотки соединено с инвертирующим входом операционного усилителя через первьй резистор, а концы первой и второй упомяну тых вторичных обмоток объединены междусобой и соединены с общей шиной через второй резистор, при этом конец второй обмотки соединен с общей шиной через последовательную цепь иэ первого конденсатора 35 и вновь введенного третьего резистора, аточка соединения этих элементов в указанной последовательной цепи подключена к неинвертирующему входу операционного усилителя, причем второй вывод резистора 40 отрицательной обратной связи подключен кначалу второй вторичной обмотки, а выходной резистор своим вторым выводом соединен с выходом двухтактного эмиттерного повторителя и шунтирован вторым конден сатором.едак Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 аказ 2264 . Тираж 425 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открцтиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Рэушская наб., 4/5