Способ измерения переменного тока в проводнике с помощью геркона

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН где в - коэффициент возврата геркона,отличается тем, что дополнительно измеряют время 2 от первого размыкания до второго замыкания,находят сумму 12,сравнивают е с контролируемым временем Тп/2, где Тп - время периода измеряемого переменного тока, и если Тп/212 п/2-( - погрешность в измерении времени с некоторым запасом), то считают ток синусоидальным, имеющим частоту 1 / п и амплитуду 1 и заканчивают измерения если 12 п/2- или 12 п/2, то считают ток не синусоидальным, имеющим частоту отличную от 1/Тп, измеряют время 3 между вторым замыканием контактов и вторым их размыканием, затем измеряют время 4 между вторым размыканием и третьим замыканием, находят сумму 34,сравнивают е с контролируемым временем Тп/2, и если п/234 п/2-, то считают ток синусоидальным и рассчитывают амплитуду тока 2 по формуле (1), подставляя 3 вместо 1, и заканчивают измерения если 34 п/2- или 34 п/2, то считают ток не синусоидальным и продолжают операции в изложенном порядке до тех пор, пока при каком-то -ом измерении (3, 4, 5) не выполнится условие п/22-12 Тп/2. Тогда считают ток синусоидальным и рассчитывают его амплитудупо формуле (1),подставляя в не 2-1 вместо 1,и заканчивают счет. Технико-экономическая эффективность заключается в возможности применять этот способ для измерения тока в высоковольтных установках для создания устройств релейной защиты и автоматики энергосистем,не используя трансформаторы тока, экономя таким образом материальные ресурсы, а именно медь и сталь, из которых они изготавливаются.(73) Республиканское государственное казенное предприятие Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА В ПРОВОДНИКЕ С ПОМОЩЬЮ ГЕРКОНА(57) Изобретение относится к энергетике, а именно к измерительной технике. Технический результат обеспечение точности и надежности измерения синусоидального тока. Способ измерения переменного тока в проводнике с помощью геркона, при котором геркон с нормально разомкнутыми контактами устанавливают в магнитном поле проводника,настраивают его так, чтобы он срабатывал и замыкая контакты при токе СР в проводнике и размыкал их при токе в, возвращаясь в исходное положение, измеряют время 1 между моментами первого замыкания и первого размыкания и по этому времени вычисляют амплитудутока по формуле Изобретение относится к энергетике, а именно к измерительной технике. Известен способ измерения переменного тока в проводнике с помощью геркона, при котором геркон устанавливают вблизи проводника, контролируют напряжение на выводах обмотки геркона и вычисляют амплитуду тока по этому напряжению(Бороденко В.А., Клецель М.Я. Использование герконов защиты от коротких замыканий для контроля нагрузки. Энергетика. Известия ВУЗов,1985, 11). Однако точность измерения по этому способу мала. Дело в том, что контролируемое напряжение приходится усиливать и передавать, например, с распределительного устройства подстанции на щит управления. Наводки в соединительных проводах и являются причиной уменьшения точности. Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения переменного тока в проводнике с помощью геркона, при котором геркон с нормально разомкнутыми контактами устанавливают в магнитном поле проводника, настраивают его так,чтобы он срабатывал и замыкал контакты при токе СР в проводнике и размыкал их при токе ,возвращаясь в исходное положение, измеряют время 1 между моментами первого замыкания и первого размыкания и по этому времени вычисляют амплитудутока по формуле(Предварительный патент 16020 кл. 01 19/30 2005), где в - коэффициент возврата геркона. Недостатки способа возможно искажение информации а) из-за ударов молнии и при включении и отключении разъединителей и выключателей, когда возникает дуга, или при коротких замыканиях, когда происходят разряды и заряды линий электропередач, сопровождающиеся кратковременным появлением токов высоких частот, которые создают магнитные поля,воздействующие на геркон, и он срабатывает ложно б) при содержании в токе апериодической составляющей(например,при пуске электродвигателя из-за насыщения трансформаторов тока). Технический результат обеспечение точности и надежности измерения синусоидального тока. Технический результат достигается тем, что при способе измерения переменного тока в проводнике с помощью геркона, при котором геркон с нормально разомкнутыми контактами устанавливают в магнитном поле проводника, настраивают его так,чтобы он срабатывал и замыкая контакты при токе СР в проводнике и размыкал их при токе ,возвращаясь в исходное положение, измеряют время 1 между моментами первого замыкания и первого размыкания и по этому времени вычисляют амплитудутока по формуле где В - коэффициент возврата геркона,дополнительно измеряют время 2 от первого размыкания до второго замыкания, находят сумму 12, сравнивают е с контролируемым временем Тп/2, где Тп - время периода измеряемого переменного тока, и если п/212 п/2- ( погрешность в измерении времени с некоторым запасом), то считают ток синусоидальным,имеющим частоту 1 / п и амплитуду 1 , и заканчивают измерения если 12 п/2- или 12 п/2, то считают ток не синусоидальным, имеющим частоту отличную от 1/Тп, измеряют время 3 между вторым замыканием контактов и вторым их размыканием, затем измеряют время 4 между вторым размыканием и третьим замыканием, находят сумму 34,сравнивают е с контролируемым временем Тп/2, и если п/234 п/2-, то считают ток синусоидальным и рассчитывают амплитуду тока 2 по формуле (1), подставляя 3 вместо 1, и заканчивают измерения если 34 п/2- или 34 п/2, то считают ток не синусоидальным и продолжают операции в изложенном порядке до тех пор, пока при каком-то -ом измерении (3, 4, 5) не выполнится условие п/22-12 Тп/2. Тогда считают ток синусоидальным и рассчитывают его амплитудупо формуле(1), подставляя в не 2-1 вместо 1,и заканчивают счет. На фиг.1 приведен пример реализации предлагаемого способа, на фиг. 2 - изменение формы контролируемого тока во времени. Способ реализуется с помощью устройства,представленного на фиг.1 Устройство содержит геркон 1 с замыкающими контактами 2 блок 3 измерения времени 2-1 от момента замыкания контактов 2 геркона 1 до их размыкания (1,2 ) с входами 4,5,6 и выходами 7 и 8 блок 9 измерения времени и 2 от момента размыкания (через время 2-1) до следующего замыкания с входами 10,11,12 и выходами 13,14 блок 15 сравнения суммы 2-12 с контрольным полупериодом Тп/2 измеряемого синусоидального тока с входами 16,17 и выходами 18,19,20 блок 21 расчета амплитудытока в проводнике и дисплей 22, причем входы 4 и 12 блоков 3 и 9 подключены к выходам 18 и 19 блока 15, входы 5 и 11 к контактам 2 геркона 1, входы 6 и 10 - к выходам 13 и 8 блоков 9 и 3 соответственно входы 16 и 17 блока 15 подключены к выходам 7 и 14 блоков 3 и 9, вход блока 21 - к выходу 19 блока 15, а вход дисплея 22 к выходу блока 21. Геркон 1 установлен в магнитном поле тока, протекающего в проводнике 23 так, чтобы он срабатывал (замыкал контакты 2) при токе ср в проводнике и возвращался в исходное положение (размыкал контакты,замкнутые после срабатывания при токе воз возврата. Устройство работает следующим образом. После перехода кривой тока через 0, как только ток в проводнике достигнет величины ср, при которой магнитный поток, созданный им, становится достаточным для его срабатывания, т.е. создает соответствующую намагничивающую силу ср данного геркона(определяется заранее в стандартной катушке индуктивности), геркон замыкает контакты (в момент 0 на фиг.2).определяется по ср с использованием закона БиоСавара-Лапласа. При замыкании контактов 2 запускается блок 3.В блоке 3 после возврата (после уменьшения тока до воз) геркона в исходное положение (через время 1 в момент (1 фиксируется время 1 замкнутого состояния контактов и передается в блок 15 сравнения через выход 7. Одновременно в момент (1) через выход 8 подается сигнал на запуск блока 9, который начинает отчет времени 2 разомкнутого состояния контактов,фиксирует его в момент (2) и передает в блок 15. В этот момент второй раз замыкаются контакты 2. Одновременно через выход 13 подается сигнал на запуск блока 3 от повторного замыкания контактов 2. В блоке 15 определяется сумма 12, сравнивается с временем Тп/2, и если Тп/2-12 п/2, (где- погрешности измерений с небольшим запасом), то измерения останавливаются, так как ток считается синусоидальным с частотой /п (Заметим, что при частоте 50 Гц Тп 0,02 с). Это происходит путем подачи сигналов через выходы 18 и 20. Время 1 передается через выход 19 в блок 21, где рассчитывается амплитуда тока по формуле 21 ср 12(1 ) / ( 1), где воз , гдеи воз намагничивающая срср сила и ток, при которых геркон возвращается в исходное положение после срабатывания. Эта формула выводится исходя из того, что при синусоидальном токе ср(0 ),воз 01 . После получения величины , она выводится на дисплей 21. Если 12 п/2 или 12 п/2-, то ток считается не синусоидальным, сигналы с выходов 18 и 20 останавливающие блок 3, не подаются, и блок 3 измеряет время 3 второго замкнутого состояния контактов геркона, и после фиксации его подает сигнал (с выхода 8) в блок 9 ,3 передает в блок 15. Блок 9 отсчитывает время 4, фиксирует его и передает в блок 15. В блоке 15 определяется сумма 34. Если п/234 п/2-, то измерения времени прекращаются(ток синусоидальный), как и в прошлый раз, время 3 передается в блок 21, который рассчитывает 2 по формуле (1), но вместо 1 подставляется 3. Если 34 п/2 или 34 п/2-, то измерения продолжаются (ток не синусоидальный), в порядке описанном выше, до тех пор, пока при -ом измерении не выполнится условие п/22-12 п/2-. При его выполнении измерения прекращаются, а расчетведется по формуле (1), подставляя в нее 2-1 вместо 1. Таким образом, расчет амплитуды переменного тока осуществляется только,если он синусоидальный. В противном случае это ведется отсчет, как изложено выше имеет место как при наличии в токе проводника апериодической слагающей, так и при помехах, хотя частота тока помех обычно очень велика и может восприниматься герконом, как сплошной сигнал. Технико-экономическая эффективность заключается в возможности применять этот способ для измерения тока в высоковольтных установках для создания устройств релейной защиты и автоматики энергосистем,не используя трансформаторы тока, экономя таким образом материальные ресурсы, а именно медь и сталь, из которых они изготавливаются. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ измерения переменного тока в проводнике с помощью геркона, при котором геркон с нормально разомкнутыми контактами устанавливают в магнитном поле проводника,настраивают его так, чтобы он срабатывал и замыкая контакты при токе СР в проводнике и размыкал их при токе В возвращаясь в исходное положение, измеряют время 1 между моментами первого замыкания и первого размыкания и по этому времени вычисляют амплитудутока по формуле 2121 где В - коэффициент возврата геркона,отличающийся тем, что дополнительно измеряют время 2 от первого размыкания до второго замыкания, находят сумму 12, сравнивают е с контролируемым временем Тп/2, где Тп - время периода измеряемого переменного тока, и если Тп/212 п/2-( - погрешность в измерении времени с некоторым запасом), то считают ток синусоидальным, имеющим частоту 1/п и амплитуду 1, и заканчивают измерения если 12 п/2- или 12 п/2, то считают ток не синусоидальным, имеющим частоту отличную от 1/Тп, измеряют время 3 между вторым замыканием контактов и вторым их размыканием, затем измеряют время 4 между вторым размыканием и третьим замыканием, находят сумму 34,сравнивают е с контролируемым временем Тп/2, и если п/234 п/2-, то считают ток синусоидальным и рассчитывают амплитуду тока 2 по формуле (1), подставляя 3 вместо 1, и заканчивают измерения если 34 п/2- или 34 п/2, то считают ток не синусоидальным и продолжают операции в изложенном порядке до тех пор, пока при каком-то -ом измерении (3, 4,5) не выполнится условие п/22-12 Тп/23, тогда считают ток синусоидальным и рассчитывают его амплитудупо формуле (1), подставляя в не 2-1 вместо 1, и заканчивают счет.