Комплексный измерительный преобразователь параметров токов и напряжений при работе электрооборудования различного назначения
Полезная модель относится к области электроизмерительной техники и может быть использована для бесконтактного измерения параметров токопотребления электрооборудования переменного тока различного назначения. Сущность полезной модели состоит в том, что в устройство включены комплексный чувствительный элемент, состоящий из конструкционно объединенных индукционного преобразователя тока и емкостного датчика потенциала, размещенный на токопроводящем проводе, питающем контролируемое электрооборудование, при этом выход индукционного преобразователя тока подключен также к интегрирующему и дифференцирующему устройствам, а также к трем узкополосным фильтрам, настроенным на частоты fc, 2fc и 3fc, где fc - частота питающего электрооборудование напряжения. Все вышеперечисленные устройства размещены в диэлектрическом корпусе (кожухе), содержащем входной и выходной разъемы, а также разъем управления, на который выведены выходы индукционного преобразователя тока, емкостного датчика потенциала, а также всех преобразовательных устройств и фильтров. Универсальный комплексный измерительный преобразователь включается в электрическую цепь между источником электрической энергии и контролируемым электрооборудованием. Полезная модель позволяет упростить процесс проведения измерения параметров токопотребления контролируемого электрооборудования, повысить безопасность и технологичность измерений, а также расширить функциональные возможности получения информации о техническом состоянии электрооборудования за счет преобразования измеренных сигналов.
Предлагаемая полезная модель относится к области
электроизмерительной техники и может быть использована для бесконтактного измерения параметров токов и напряжений при работе электрооборудования различного назначения.
Известно устройство - датчик магнитного поля (А.С. СССР 
830258, G01R 33/02, 1981 г.), содержащий вакуумный баллон с размещенным в нем плоским катодом и двумя составными анодами. Недостатком этого устройства является сложность конструкции и технологии изготовления и применения по назначению.
Известно устройство - магниточувствительный измерительный преобразователь (Патент на ПМ 73088, G01R 33/02, 2008 г.), содержащий баллон из диэлектрического материала, в котором размещаются коаксиальные анод и катод, в цепь питания которого включен регулируемый стабилизатор тока, обеспечивающий повышение чувствительности при измерении параметров магнитного поля. Недостатком этого устройства является сложность конструкции и технологии проведения измерений.
Наиболее близким по техническому исполнению к предлагаемому преобразователю является однофазный индукционный преобразователь тока на основе трансформатора с нагрузкой (Казанский В.Е. Измерительные преобразователи тока в релейной защите. - М: Энергоатомиздат, 1988, с.9-14), который представляет собой общую первичную обмотку в виде шины (w1=1) и две вторичных обмотки, размещенных на торроидальных сердечниках. Недостатком данного устройства является низкая технологичность проведения измерения параметров тока, сложность подключения преобразователя в измеряемую цепь, пониженная безопасность при проведении измерений.
Заявляемая полезная модель направлена на повышение технологичности и безопасности проведения измерения параметров контролируемого тока, упрощения методики проведения измерения, а также расширения возможностей использования результатов измерения за счет преобразования измеренного сигнала в удобные для последующего анализа сигналы.
Сущность полезной модели состоит в том, что устройство содержит измерительный индукционный преобразователь тока (ИПТ), выполненный в виде обмотки на торроидальном ферромагнитном сердечнике, надетом на фазовый токоподводящий провод между источником питания и контролируемым электрооборудованием. При этом выводы вторичной обмотки ИПТ подключены к интегрирующему и дифференцирующему устройствам, а также к трем узкополосным фильтрам, настроенным на частоты fc, 2fc и 3fc, где fc - частота питающего электрооборудование напряжения. Кроме того, устройство снабжено емкостным датчиком потенциала (ЕДП) фазового токопровода, выполненного в виде двух коаксиальных цилиндров, по оси которых проходит фазовый провод. Наружный цилиндр заземлен, а внутренний является чувствительным элементом. ЕДП коаксиально размещен внутри обмотки ИПТ; совместно преобразователи образуют комплексный чувствительный элемент. Выходы обоих датчиков, а также всех преобразовательных звеньев выведены на разъем управления, размещенный с целью обеспечения электробезопасности на диэлектрическом корпусе (кожухе).
Сущность полезной модели пояснена чертежами, представленными на фиг.1 и фиг.2. На фиг.1 представлен комплексный чувствительный элемент, состоящий из торроидального ферромагнитного сердечника (4) с обмоткой (5) и емкостного датчика потенциала фазового провода, выполненного в виде двух коаксиальных цилиндров (2 и 3), расположенных внутри вышеупомянутого торроидального ферромагнитного сердечника (кольца) вдоль его оси. Комплексный чувствительный элемент (фиг.2) размещен (надет) на фазовом проводе на участке между источником электроэнергии (разъем XI) и контролируемым электрооборудованием совместно с преобразовательными звеньями - интегрирующим и дифференцирующим устройствами и узкополосными фильтрами в диэлектрическом корпусе (кожухе) (разъем Х2). Три узкополосных фильтра настроены на частоты fc, 2fc и 3fc, где fc - частота питающего электрооборудование напряжения. Выходы комплексного чувствительного элемента и всех преобразовательных звеньев выведены на разъем управления Х3, размещенный на диэлектрическом корпусе (кожухе).
Измерительный преобразователь работает следующим образом. При питании электрооборудования ток, протекающий в токоподводящем проводе, индуцирует во вторичной обмотке ИП напряжение, пропорциональное первой производной магнитного потока dФ, при этом форма сигнала отражает кривую изменения тока, потребляемого электрооборудованием. Далее сигнал с выхода вторичной обмотки ИП w2 подвергается преобразованию с помощью интегрирующего устройства (на выходе сигнал, пропорциональный Ф), дифференцирующего устройства (на выходе сигнал, пропорциональный 
), а также спектральному разложению тремя узкополосными фильтрами (на выходе сигналы, пропорциональные Ufc , U2fc и U3fc соответственно). Сигнал с выхода емкостного датчика потенциала, пропорциональный напряжению сети и отражающий кривую изменения сетевого напряжения, также выводится на разъем Х3.
Таким образом, с выходов двух измерительных преобразователей, размещенных в общем диэлектрическом корпусе (кожухе), подключенных в цепь между источником электрической энергии и контролируемым электрооборудованием, получен набор информационных сигналов, которые могут быть эффективно использованы для анализа режимов работы электрооборудования и оценки его технического состояния. Заявляемый универсальный комплексный преобразователь позволяет существенно упростить технологию проведения измерений, повысить безопасность выполняемых работ, а также расширить функциональные возможности в процессе бесконтактного контроля и диагностики технического состояния электрооборудования переменного тока за счет расширения перечня информационных сигналов.
Комплексный измерительный преобразователь параметров токов и напряжений при работе электрооборудования различного назначения, содержащий первичную обмотку в виде токоподводящего (фазового) провода и вторичную обмотку, размещенную на торроидальном сердечнике, охватывающем первичную обмотку (индукционный преобразователь тока), отличающийся тем, что в него введены емкостный датчик потенциала, состоящий из двух коаксиальных цилиндров, по оси которых проходит фазовый провод, при этом емкостный датчик потенциала конструкционно объединен с индукционным преобразователем тока и образует с ним комплексный чувствительный элемент, дифференцирующее устройство, вход которого подключен к выходу вторичной обмотки индукционного преобразователя тока, а выход - к измерительному разъему, интегрирующее устройство, вход которого подключен к выходу вторичной обмотки индукционного преобразователя тока, а выход - к измерительному разъему, три узкополосных фильтра, настроенных на частоты fc, 2fc и 3fc, где fc - частота питающего электрооборудование напряжения, входы которых подключены к выходу вторичной обмотки индукционного преобразователя тока, а выходы - к измерительному разъему, выход емкостного датчика потенциала подключен к измерительному разъему, при этом все перечисленные устройства размещены в диэлектрическом корпусе (кожухе) и подключаются посредством входного и выходного разъемов между источником питания и электрооборудованием переменного тока.
