Преобразователь тока нулевой последовательности в напряжение

(51)5 6 01 В 19/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН МУ СВИДЕТЕЛЬСТВ К АВТО М 32ое проектно-конструкогическое бюро "СпеА. И. Федоров и К, Н. Потап8.8)идетельство СССР01 В 19/00, 1977.идетельство СССР01 Н 19/00, 1985. О 6 РАЗОВАТЕЛЬ ОВАТЕЛЬНОСТ(57) Иэоной технустройстрическихцелью иным про КА НУЛЕВОИ В НАПРЯЖЕбретение относится ике и может быть и вах защитного откл сетей при замыкани овышения устойчиво цессам в устройство иэмерительпольэовано в ючения электх на землю. С ти к переходведены рези 1 (р Ю СЛ(56) Авторское свМ 721755, кл, САвторское свМ 1291886, кл. 6 сторы 9 и 11, При возникновении в сети однофазного замыкания в сердечнике тока под действием токов в проводах сети, проходящих в трубе, наводится магнитный поток, С вторичной обмотки 7 через резистор 17 на вход операционного усилителя 15 поступает сигнал, пропорциональный магнитному потоку, выходной сигнал усилителя 15 усиливается двухтактным эмиттерным повторителем 14 и через резисторы 10 и 13 поступает на вход вторичной обмотки 6, включенной встречно с обмоткой 7. В результате на выходе усилителя 15 сформируется сигнал, пропорциональный току нулевой последовательности, и выделится на потенциометре 12, Резисторы 9, 11 и конденсаторы 8 и 16 обеспечивают положительную обратную связь.которая в случае обрыва любой из обмоток 6 или 7 оказывается достаточной для появления генерации в усилителе 15, что свидетельствует о неис. поавности, 2 ил.55 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах защитного отключения электрических сетей при замыканиях на землю.Целью изобретения является повышение устойчивости к переходным процессам.На фиг, 1 представлена конструкция трансформатора тока нулевой последовательности; на фиг, 2 . принципиальная схема преобразователя.Преобразователь тока нулевой последовательности в напряжение содержит трансформатор тока нулевой последовательности в виде тороидального сердечника 1 (фиг, 1), в окно которого вставлена труба 2 иэ ферромагнетика, покрытая сплошным короткозамкнутым витком иэ меди. Сквозь трубу 2 пропущены провода 3, 4 и 5 электрической сети. По всей окружности сердечника 1 намотаны две вторичные обмотки 6 и 7 (фиг, 2), концы которых объединены и соединены с первыми выводами кондесатора 8 и резистора 9 и вторыми выводами резисторов 10 и 11, начало вторичной обмотки б соединено с первым выводом потенциометра 12 и вторым выводом резистора 13, первый вывод которого соединен с первым выводом резистора 10 и выходом двухтактного эмиттерного повто. рителя 14, вход которого соединен с выходом операционного усилителя 15, неинвертирующий вход которого соединен с первым выводом резистора 11 и вторым выводом конденсатора 16, первый вывод которого соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 15 и через резистор 17 с началом вторичной обмотки 7, вторые выводы резистора 9, конденсатора 8 и потенциометра 12 соединены с общей шиной, подвижный контакт потенциометра является выходом 18 устройства.Преобразователь работает следующим образом.При возникновении в сети однофазного замыкания на землю либо при наличии утечки через изоляцию геометрическая сумма магнитных потоков, наводимых в сердечнике 1 магнитными потоками от токов в проводах 3, 4 и 5, становится не равной нулю, а результирующий магнитный поток наводится в обмотках 6 и т ЭДС, пропорциональную току нулевой последовательности. Поскольку вторичные обмотки б и 7 включены между собой встречно, стабилизация уровня напряжения на выходе операционноо усилителя 15 и двухтактного эмиттерного повторителя 14 независимо от изменения тока в фаэных проводах 3, 4 и 5 обеспечива ется раэностным током между вторичными обмотками б и 7, подаваемым на неинверти 20 25 30 35 40 45 50 рующий вход операционного усилителя 15. Это можно пояснить следующим образом. С на 1 ала второй вторичной обмотки 7 на инвергирующий вход операционного усилителя 15 подается синусоидальное напряжение, уровень которого пропорционален току нулевой последовательности, а на неинвертирующий вход усилителя 15 - раэностный сигнал, близкий к нулю, образованный противоположно направленными токами в обмотках 6 и 7, В итоге на выходе операционного усилителя 15 формируется сигнал, дифференциальный по отношению к общей шине и пропорциональный току нулевой последовательности, Этот сигнал усиливается по току двухтактным эмиттерным повторителем 14 и с его выхода через резистор 13 поступает на начало обмотки 6. Таким образом, при увеличении тока во вторичной обмотке 6, на пропорциональную величину увеличивается разностный сигнал между токами обмоток 6 и 7, подаваемый на неинвертирующий вход операционного усилителя 15, в силу чего сигнал на выходе усилителя 15 и повторителя 14 остается постоянным. Остается постоянным также ток в резисторе 13, как и падение напряжения на нем, снимаемое с потенциометра 12 независимо от флуктуаций во вторичных обмотках 6 и 7, обусловленных изменением фаэных токов. Труба 2 из ферромагнетика, покрытая короткоэамкнутым слоем меди, препятствует возникновению небалансов, обусловленных несимметричностью расположения фазных проводов 3, 4 и 5 в окне сердечника 1, Уменьшение погрешностей трансформатора тока нулевой последовательности достигается тем, что короткозамкнутый виток из меди обеспечивает размагничивание ферромагнитной трубы 2. поддерживая ее высокую магнитную проницаемость (предотвращая насыщение) и экранирующие свойства, Труба 2 экранирует сердечник 1 от полей, обусловленных не- симметричностью размещения фазных проводов 3, 4 и 5 сети относительно центральной оси симметрии сердечника 1 и неравномерностью укладки витков вторичных обмоток 6 и 7 по периметру сердечника 1, Выходное напряжение, снимаемое с потенциометра 12, выражается соотношением где В/1=1 - количество витков первичнойобмотки трансформатора тока нулевой последовательности, определяемое цепью фаэный провод - утечка-земля;О/р=О/э - количество витков вторичныхобмоток б и 7;Р 1 з - сопротивление резистора 13;1 - ток нулевой последовательности,Из приведенного соотношения видно, 5что при количественном равенстве сопротивления резистора 13 и числа витков вторичных обмоток 6 и 7 максимальная амплитудавыходного напряжения определяется наи ряжением источника питания, Варьируя 10соотношение между сопротивлением резистора 13 и числом витков вторичных обмоток б и 7, можно получать характеристикувыходного напряжения с любым наклоном,которая остается линейной при больших токах нулевой последовательности. В описываемом режиме резистор 10 обратной связишунтирован первой вторичной обмоткой 6,в силу чего величина положительной обратной связи оказывается недостаточной для 20самовозбу:кдения операционного усилителя 15,Самоконтроль преобразователя происходит следующим образом. При обрыве или 25 коротком замыкании одной или одновременно двух вторичных обмоток б и 7 операционный усилитель 15 переходит в режим генерации из-за образовачия положительной обратной связи через резистор 10, в 30 результате чего на потенциометре 12 появляются импульсы с амплитудой, равной напряжению источника питания, и частотой, определясмой величиной емкости конденсатора 16. Таким образом, при любой иэ 35 укаэанных неисправностей трансформатора тока нулевой последовательности на потенциометре 12 появляется уровень напряжения, значительно превышающий пороговую уставку устройства защитного 40 отключения, а это ведет к отключению защищаемой сети по условиям самоконтроля.Формула изобретения Преобразователь тока нулевой последовательности в напряжение, содержащий операционный усилитель и трансформатор с двумя вторичными обмотками, намотанными на тороидальный сердечник по всей его окружности двойным проводом с равным числом витков, при этом выход операционного усилителя соединен с входом двухтактного эмиттерного повторителя, выход которого соединен с первыми выводами первого и второго резисторов, второй вывод первого резистора соединен с началом первой вторичной обмотки и первым выводом потенциометра, второй вывод которого соединен с общей шиной, а подвижный контакт является выходом устройства, неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с первым выводом третьего резистора, второй вывод которого соединен с первым выводом первого конденсатора,инвертирующий вход операционного усилителя соединен с первым выводом второго конденсатора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения устойчивости к переходным процессам, в него дополнительно введены четвертый и пятый резисторы, причем концы вторичных обмоток объединены и соединены с вторыми выводами второго и третьего резисторов и первым выводом четвертого резистора, второй вывод которого соединен с общей шиной, начало второй вторичной обмотки через пятый резистор соединено с инвертирующим выходом операционного усилителя, неинвептирующий вход которого соединен с вторым выводом второго конденсатора, второй вывод первого конденсатора соединен с общей шиной,1673995Рог 1Составитель В. Смирнов Редактор М. Бандура Техред М.Моргентал Корректор О, Ципле Заказ 2916 Тираж 399 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101