Датчик тока

Номер документа 6220170041

РУБРИКА:
19. Оборудование

РУБРИКА ГРНТИ:
59.29.71. Узлы, блоки, элементы, детали приборов для измерения электрических и магнитных величин

АТРИБУТЫ:
Отрасли: энергетика, приборостроение
Тепловая энергия:
Электрическая энергия:
Виды топлива:
Водные ресурсы:

РЕКВИЗИТЫ:
Вид документа: Описание
Номер:
Автор (принявший орган): АО "ГРПЗ", 390000, г.Рязань, ул. Семинарская, 32, тел. (4912) 217-837, zavod@grpz.ru
Дата: 28.09.2017
Регион: Рязанская область
Источник информации: http://www.grpz.ru

ПОЛНЫЙ ТЕКСТ ДОКУМЕНТА:

На фиг.1 показана конструкция токовой шины, выполненной способом штамповки, где

1 - токовая шина;

2 - замкнутый виток токовой шины;

3 - незамкнутый виток токовой шины.

На фиг.2 приведена конструкция датчика тока, где

4 - первая катушка индуктивности;

5 - вторая катушка индуктивности;

6 - печатная плата.

Датчик тока включает в себя токовую шину 1, выполненную в виде петли, состоящей из замкнутого витка 2 и незамкнутого витка 3. Внутри замкнутого витка 2 токовой шины 1 размещена первая катушка индуктивности 4, а внутри незамкнутого витка 3 токовой шины 1 размещена вторая катушка индуктивности 5.

Катушки индуктивности 4, 5 установлены на печатную плату 6. При этом каждая катушка индуктивности содержит две обмотки. Первая обмотка является измерительной, а вторая обмотка, намотанная поверх первой, служит электростатическим экраном. Начала первых обмоток первой катушки индуктивности 4 и второй катушки индуктивности 5 подключаются к входам операционного усилителя, реализованного на микросхеме, обеспечивающей обработку входного сигнала, пропорционального производной тока. Концы первых и вторых обмоток первой катушки индуктивности 4 и второй катушки индуктивности 5 подключены к общей шине прибора.

Концы незамкнутого витка 3 токовой шины 1 могут подключаться к клеммной колодке прибора или использоваться как детали зажима клеммной колодки. Печатная плата 6 может быть как отдельной печатной платой для размещения датчика тока, так и частью общей печатной платы прибора.

Датчик тока работает следующим образом. При протекании электрического тока через токовую шину 1 вокруг нее создается магнитное поле, пронизывающее силовыми линиями вдоль оси первую катушку индуктивности 4 и вторую катушку индуктивности 5. При этом направление силовых линий внутри замкнутого витка 2 токовой шины 1 противоположно направлению силовых линий внутри незамкнутого витка 3 токовой шины 1. Следовательно, если силовые линии втекают в катушку индуктивности 5, то из катушки индуктивности 4 они будут вытекать, и, наоборот, при изменении направления электрического тока. Электродвижущая сила, наводимая в первой катушке индуктивности 4 и второй катушке индуктивности 5, преобразуется на входах операционного усилителя, реализованного на микросхеме, в напряжения, пропорциональные производной тока di/dt, равные по величине и противоположные по направлению, которые далее преобразуются в цифровой сигнал, пропорциональный i(t), пригодный для дальнейшей обработки.

Датчик тока благодаря высокой линейности в широком диапазоне измеряемых токов, малой потребляемой мощности, отсутствию магнитного сердечника, низкой температурной зависимости и себестоимости способен заменить широко используемые для этих целей в настоящее время традиционные измерительные трансформаторы тока и резистивные шунты.

Одним из важных показателей, характеризующих приборы учета и регистрации электроэнергии, является влияние постоянной составляющей в цепи переменного тока. На этом основан один из способов хищения электроэнергии.

В соответствии с требованиями ГОСТ РМЭК 62053-21 "Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Частные требования", п.8.2 "Пределы погрешности, вызываемой другими влияющими величинами" проводят тестирование приборов учета и регистрации электроэнергии.

В качестве одного из тестируемых приборов учета и регистрации электроэнергии был выбран счетчик электрической энергии типа СЭТ1-1-1, в состав которого входит датчик тока. В качестве одного из тестируемых датчиков тока был выбран измерительный трансформатор тока. Результаты испытаний показали зависимость датчика тока от величины измеряемого тока. Значение погрешности измерения тока, равного отношению максимального тока к квадратному корню из двух составило минус 22%, что значительно превышает требования ГОСТ. Согласно требованиям ГОСТ РМЭК 62053-21 значение погрешности измерения тока должно составлять ±3%.

При использовании в составе счетчика электрической энергии заявляемого датчика тока величина погрешности измерения тока составляет минус 0,15%, (что соответствует требованиям ГОСТ) и остается практически неизменной во всем диапазоне измеряемых токов.

Датчик тока позволяет обеспечить гальваническую развязку внутренних цепей прибора и токоведущего проводника и повысить стабильность показаний основной погрешности измерения тока.