193321. lajstromszámú szabadalom • Lineáris átvitelű áramváltóként használható mágneses feszültségmérő jeladó

2

1 .

keres R tekercselienállása gyakorlatilag hőmérsékletfüggetlen, az R^ mérőellenállás oly kis értékű lehet, hogy az uk = i2Ki, mérőjel elérje a megfelelő jel/zaj viszonyhoz kívánatos kb. 1 volt nagyságrendet az i( mérendő áram névleges értéke esetén. Az áramköri elemek alkalmas megválasztásával elérhető, hogy Lw > R ♦ Rk, (I)

ahol u> az h mérendő áram alapharmonikusának körfrekvenciája. Ennél a megoldásnál 50 vagy 60 Hzesetén is reális tekercsméretekkel elérhető az önintegráló jelleghez szükséges feltétel amennyiben a mérőtekercs viszonylag nagykeresztmetszetű huzalból készül. Tehát az

M

Uk£í- Rfcilbíl

mérője az i, mérendő árammal a kívánt pontosságnak megfelelően amplitudóarányos és fázishelyes. Amenynyiben az alapharmonikus oj körfrekvenciára az előbbi feltétel teljesül, akkor a felharmonikusokra még pontosabb az átvitel. Ez a megoldási változat különösen az ipari jellegű középfrekvenciás nagy i, mérendő áramok esetén nyújt lehetőséget az áramok pontos, hőmérséklet független mérésére, - reális tekercsméretek mellett.

b) Differenciáló típusú jeladóként alkalmazva is csak Ru mérőellenállás csatlakozik a T mérőtekercs K] és Kj kapcsaira. Ez esetben T mérőteke/cs viszonylag vékonyabb huzalból is elkészíthető, így kis tekercsméretekkel betartható a differenciáló jelleghez szükséges féltétel:

Lw <R + Rr (II)

Ebben az esetben

Rk dij

uk ís------— MNi——.

R+Rk dt

Mivel az R tekercsellenállás hőmérséklet független, ezért kis Rk mérőellenállás értéket választva is biztosítható a pontos-átvitel, csupán az uk mérőjelre vonatkozó — a) alpontbeli — mérték Betartását kell szem előtt tartani. Az ii mérendő áram alapszámának növekedésével itt fokozatosan romlik. Ezért, ha az a cél, hogy uj. mérőjelet kizárólag az ii mérendő áram meredekségének érzékelésére használják (pl. a zárlati áram felfutásának érzékelésére), akkor az említett feltételt a még számottevő mértékű legnagyobb felharmonikus körfrekvenciájára kell vonatkoztatni a jeladó méretezésénél. Ezen megoldás elsődleges alkalmazási jelentősége éppen azelőbb említett cél. Mellesleg feszültségintegráló típusú jeladóként is alkalmazható ugyanezen megoldás, amennyiben az uk mérőjelet egy elektronikus áramkörrel integrálják. Az így kapott jel végül is az i, mérendő árammal amplitúdóarányos és fázishelyes. Mint említettük az elektronikus úton való pontos integrálás viszonylag bonyolult feladat. A találmány szerinti jeladó mindenesetre ezen alkalmazásban is előnyösebb, mivel a T mérőtekercs R tekercsellenállása gyakorlatilag hőmérsékletfüggetien és emiatt az Rk mérőellenállás értéke szabadábban megválasztható, kisebb mérőtekercs készíthető, a mérés pontosságát a hőmérséklet nem befolyásolja,

c) Araminlegráló típusú jeladóként alkalmazva C

kondenzátor és r veszteségi ellenállás kapcsolódik párhuzamosan a T mérőtekercs K, és K2 kapcsára. (A 4. ábra szerinti helyettesítésben az Rt =0 esetnek felel meg.) Az r veszteségi ellenállás a C kondenzátor ismert tg5 veszteségét és az uc integrált mérőjelet ér-, zékelő műszer bemenő ellenállását is helyettesíti, emellett az u integrált mérőjel megfelelő értékre való beállítása céljából szándékosan beépített ellenállást is magába foglalja - mint eredő helyettesítő érték. Amennyiben az ij mérendő áram alapharmonikusának tetszőleges co körfrekvenciája mellett az R tekercsellenállás, az L tekercsinduktívitás, a C kondenzátor és az r veszteségi ellenállás értékeinek arányaira teljesülnek a következő feltételek, akkor az áramjeladó kimenetén mérhető uc integrált mérőjel az i, mérendő árammal lineárisan arányos:

1

R> —— , r > R,co2LC ~ 1. (III)

<jj C

Az (I) feltételek betartása mellett előállítható olyan üzemállapot is, amikor a jeladó szolgáltatta u integrált mérőjel az í, mérendő árammal amdlitudé^ arányos, és vele fázisban van, azt is tekintetbe véve, hogy

dir '

u; = MN, • — dt

Ezt az üzemállapotot szemléltetik az 5. ábra szerinti fazorok, amelyekre a következő egyenletrendszer írható fel:

Ud coső » U. sinS = U,, lr = I2 cosí,

Uj^ sinő.+ Uç = Uj^ cosfi, Ij. = Ia sinS, ahol

h 1

Ur=I2R, Ul=I2coL, Uç> =------,tf6=-----coC wrC

Az előbbi egyenletrendszer megoldásaként adódó (IV) és (V) egyenletek a találmány szerinti áramjeladó adott oj körfrekvencián elméletileg nullára hangolt áttételi és szöghibájának esetére vonatkoznak és a méretezés alapjául szolgálnak:

1 ' cJL

wC R (IV)----+ 1

ojC gjL (V)

Rt -----------------coeC

Megjegyezés: a nagybetűvel jelzett fazorok a 4. ábra szerint helyettesítő kapcsolásban jelölt kisbetűs feszültség- és áram időfüggvények megfelelői. Ebben az üzemállapotban a mérés pontosságát a hőmérséklet sem befolyásolja, minthogy az R tekercsellenállás gyakorlatilag hőmérsékletfüggetlen. Ezúttal is ügyelve arra, hogy u értéke a megfelelő jel/zaj viszonyhoz mintegy 1 volt nagyságrendű legyen, az u körfrekvencia egy nagyságrendben belüli és az i, mérendő áram igen tág határok közötti megváltozása

193321

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

4