устройство для поверки измерительных трансформаторов тока

Формула изобретения

Устройство для поверки измерительных трансформаторов тока, содержащее источник переменного тока, шунт в цепи первичной обмотки измерительного трансформатора тока, выполненный в виде трех параллельно соединенных резисторов, шунт в цепи вторичной обмотки измерительного трансформатора тока, вспомогательный трансформатор тока, электромагнитный компаратор токов и нулевой индикатор, отличающееся тем, что шунт в цепи первичной обмотки измерительного трансформатора тока выполнен в виде параллельно соединенных двух имитаторов резисторов и резистора с ненормируемой погрешностью с возможностью их отключения из цепи первичной обмотки измерительного трансформатора тока и изменения коэффициента преобразования шунта, при этом их токовые и потенциальные зажимы соединены раздельно, и имитаторы резисторов представляют собой делители тока, первичные обмотки которых подключены последовательно с первичной обмоткой измерительного трансформатора тока, а вторичные обмотки подключены к токовым зажимам резисторов.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для поверки измерительных трансформаторов тока в расширенном диапазоне измеряемых величин.

Известно устройство для поверки измерительных трансформаторов тока, содержащее источник переменного тока, шунты в цепи первичной и вторичной обмоток поверяемого измерительного трансформатора тока, магазины сопротивлений, магазины емкостей и нулевой индикатор [1].

Недостаток этого устройства заключается в сложности изготовления шунтов высокой точности, а также в ограниченном диапазоне измеряемых величин.

Известно устройство (прототип) для поверки измерительных трансформаторов тока, содержащее источник переменного тока, шунт в цепи первичной обмотки измерительного трансформатора тока, выполненный в виде трех параллельно соединенных резисторов, шунт в цепи вторичной обмотки измерительного трансформатора тока, вспомогательный трансформатор тока, электромагнитный компаратор токов и нулевой индикатор [2].

Недостаток известного устройства (прототипа) заключается в ограниченном диапазоне поверки измерительных трансформаторов тока.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в разработке технического решения, которое обеспечивает расширение диапазона поверки измерительных трансформаторов тока.

Эта задача решена в результате того, что в устройстве для поверки измерительных трансформаторов тока, содержащем источник переменного тока, шунт в цепи первичной обмотки измерительного трансформатора тока, выполненный в виде трех параллельно соединенных резисторов, шунт в цепи вторичной обмотки измерительного трансформатора тока, вспомогательный трансформатор тока, электромагнитный компаратор токов и нулевой индикатор, шунт в цепи первичной обмотки измерительного трансформатора тока выполнен в виде параллельно соединенных двух имитаторов резисторов и резистора с ненормируемой погрешностью с возможностью их отключения из цепи первичной обмотки измерительного трансформатора тока и изменения коэффициента преобразования шунта, при этом их токовые и потенциальные зажимы соединены раздельно. Имитаторы резисторов представляют собой делители тока, первичные обмотки которых подключены последовательно с первичной обмоткой измерительного трансформатора тока, а вторичные обмотки подключены к зажимам резисторов.

Возможность поверки измерительных трансформаторов тока в расширенном диапазоне измеряемых величин обеспечивается тем, что в устройстве используется составной шунт, включающий в себя имитаторы резисторов, рассчитанные на большие токи.

На фиг.1 приведена схема устройства для поверки измерительных трансформаторов тока при определении ₁ и ₂;

на фиг.2 приведена схема устройства для поверки измерительных трансформаторов тока при балансировке плеч компаратора токов и при определении ₃.

Устройство для поверки измерительных трансформаторов тока (фиг.1, 2) содержит источник переменного тока 1, шунты 2, 3 в цепи первичной и вторичной обмоток измерительного трансформатора тока, электромагнитный компаратор токов 4, вспомогательный трансформатор тока 5, поверяемый измерительный трансформатор тока 6 с резистивно-индуктивной нагрузкой 7 во вторичной цепи измерительного трансформатора тока и нулевой индикатор 8. Шунт 2 в цепи первичной обмотки измерительного трансформатора тока 6 выполнен в виде параллельно соединенных двух имитаторов резисторов 9, 10 и резистора 11 с ненормируемой погрешностью с возможностью их отключения из цепи первичной обмотки измерительного трансформатора тока и изменения коэффициента преобразования шунта посредством разъемов, рассчитанных на большие токи, при этом токовые и потенциальные зажимы имитаторов резисторов 9, 10 и резистора 11 соединены раздельно. Имитаторы резисторов 9, 10 представляют собой делители тока 12, 13, вторичные обмотки которых подключены к токовым зажимам резисторов 14, 15, а первичные обмотки подключены последовательно с первичной обмоткой измерительного трансформатора тока 6. При этом следует отметить, что коэффициенты деления делителей тока 12, 13 находятся между собой в соотношении 10:1, а сопротивления резисторов 14, 15 номинально равны. Номинальное значение сопротивления шунта 3 в цепи вторичной обмотки измерительного трансформатора тока 6 равно номинальному значению сопротивления резистора 11 шунта 2 в цепи первичной обмотки измерительного трансформатора тока 6.

Электромагнитный компаратор токов 4 выполнен с регулируемым коэффициентом преобразования; первое плечо 16 выполнено однодекадным и через переменный резистор 17 подключено к потенциальным зажимам шунта 2, второе плечо 18 выполнено многодекадным и через резистор 19 подключено к потенциальным зажимам шунта 3 в цепи вторичной обмотки измерительного трансформатора тока 6. Обмотка 20 для определения угловой погрешности измерительного трансформатора тока присоединена к вторичной обмотке вспомогательного трансформатора тока 5 через фазосдвигающий конденсатор 21, а первичная обмотка вспомогательного трансформатора тока 5 подключена последовательно с первичной обмоткой измерительного трансформатора тока 6. Индикаторная обмотка 22 присоединена к нулевому индикатору 8.

Работа устройства для поверки измерительных трансформаторов тока заключается в следующем.

Перед операцией поверки измерительных трансформаторов тока производится балансировка плеч компаратора токов 4 в следующей последовательности. Собирается схема в соответствии с фиг.2. При этом значение сопротивления шунта 2 в цепи первичной обмотки измерительного трансформатора тока 6 равно значению сопротивления резистора 11. В цепи вторичной обмотки измерительного трансформатора тока 6 выставляется номинальное значение тока, например I ₂=5 (А). На плечах компаратора токов 16, 18 выставляются значения, равные единице (отсчеты по шкалам первого плеча 16 и второго плеча 18 компаратора токов 4 соответственно равны: =1, =1). Затем при помощи переменного резистора 17 в первом плече 16 компаратора токов (например, магазина сопротивлений) добиваются равенства нулю магнитного потока в сердечнике компаратора токов 4, что отмечается по нулевому (минимальному) показанию нулевого индикатора 8.

После того как балансировка плеч компаратора токов завершена, производится определение коэффициента трансформации измерительного трансформатора тока и выполняются следующие операции. На первом этапе измерений собирается схема в соответствии с фиг.1. При этом шунт 2 в цепи первичной обмотки измерительного трансформатора тока 6 составляется из параллельно соединенных двух имитаторов резисторов 9, 10 и резистора 11. Схема уравновешивается путем регулирования ампер-витков в плечах 16, 18 и обмотке 20 компаратора токов 4. Выполняется равенство

где R₉, R₁₀ - значения эквивалентного сопротивления имитаторов резисторов 9, 10;

R₁₁ - значение сопротивления резистора 11;

К₆ - коэффициент трансформации измерительного трансформатора тока 6;

₁ - отсчет по шкале второго плеча 18 компаратора токов 4.

На втором этапе измерений шунт 2 составляется из параллельно соединенных имитатора резистора 9 и резистора 11. Производится уравновешивание схемы и составляется новое равенство:

На третьем этапе измерений собирается схема в соответствии с фиг.2. При этом шунт 2 составляется из параллельно соединенных имитатора резистора 10 и резистора 11. Затем производится уравновешивание схемы, что соответствует новому равенству

Решая совместно уравнения (1), (2), (3), находим коэффициент трансформации К₆ измерительного трансформатора тока по полученным значениям ₁, ₂, ₃

В случае, если при балансировке плеч компаратора токов отношение плеч то выражение (4) принимает вид

Так как эквивалентное сопротивление имитатора резистора равно сопротивлению резистора, подключенного к вторичной обмотке делителя тока, умноженному на коэффициент преобразования делителя тока, то мощность тепловых потерь в резисторе в этом случае снижается пропорционально квадрату коэффициента преобразования делителя тока.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет расширить диапазон токов при определении коэффициента трансформации измерительных трансформаторов тока, что обеспечивается за счет использования в устройстве имитаторов резисторов, рассчитанных на большие токи.

Источники информации

1. Любимов Л.И. Вопросы поверки и аттестации масштабных преобразователей переменного тока/ Л.И.Любимов, И.Д.Форсилова, Е.З.Шапиро. - М.: Машиностроение, 1984. - С.4-13, 21-27.

2. Нефедьев Д.И. Устройство для поверки измерительных трансформаторов тока. Патент №2192020 на изобретение (Россия). Опубликовано в БИ, 2002, №30.