Устройство для измерения рабочего тока и тока утечки на корпус накопителя электроэнергии
Предложение относится к электроэнергетике и может найти применение, в частности, при производстве и эксплуатации конденсаторов, суперконденсаторов или аккумуляторов сетевых накопителей энергии. Технический результат полезной модели - упрощение устройства и повышение его надежности. Схема устройства содержит дифференциальный усилитель (1), входы которого предназначены для подключения через калиброванный резистор (2) к измерительный шунту (3) в рабочей цепи накопителя (4) электроэнергии. Кроме того, в схему устройства входят квадратурный детектор (5), который через аналого-цифровой преобразователь (6) подключен к выходу дифференциального усилителя (1), и генератор (7) переменного тока, выход которого подключен к опорному входу квадратурного детектора (5) и через развязывающий конденсатор (8) к калиброванному резистору (2). 1 ил.
МПК G01R 31/36
Устройство для измерения рабочего тока и тока утечки на корпус накопителя электроэнергии
Область техники
Предложение относится к электроэнергетике и может найти применение, в частности, при производстве и эксплуатации конденсаторов, суперконденсаторов или аккумуляторов сетевых накопителей энергии.
Уровень техники
Технические решения по измерению рабочего тока и тока утечки на корпус во многих случаях применимы как для конденсаторов (в том числе суперконденсаторов), так и для аккумуляторов.
Известно устройство для измерения тока, в частности, тока утечки при испытаниях изделий на электрическую прочность, и содержащее дифференциальный усилитель, вход которого подключен к рабочей цепи контролируемого изделия [RU2079849]. Недостаток известного устройства - малый диапазон измерений, не позволяющий использовать его для измерения больших токов через контролируемое изделие, например рабочих токов накопителей электроэнергии.
Известно высковольтное устройство для измерения тока, содержащее измерительный шунт, подключенный к рабочей цепи, и аналого-цифровой преобразователь, на вход которого подается сигнал с
измерительного шунта [RU2368906]. Недостаток этого устройства - малый диапазон измерений, не позволяющий использовать его для измерения токов утечки контролируемого изделия, например, накопителей энергии.
В уровне техники не выявлено устройство, способное измерять существенно различающиеся (на несколько порядков) между собой рабочие токаи и токи утечки на корпус с помощью одних и тех же схемных и измерительных элементов.
Раскрытие существа полезной модели
Предлагаемое устройство представляет собой комплексное схемно-техническое решение, предназначенное для измерения существенно различающиеся (на несколько порядков) между собой рабочих токов и токов утечки на корпус накопителей электроэнергии (аккумуляторов или конденсаторов) с помощью одних и тех же схемных и измерительных элементов.
Технический результат полезной модели - расширение функциональности устройства с возможностью реализации им своего назначения.
Предметом полезной модели является устройство для измерения рабочего тока и тока утечки на корпус накопителей электроэнергии, содержащее дифференциальный усилитель, входы которого предназначены для подключения через калиброванный резистор к
измерительный шунту в рабочей цепи накопителя электроэнергии, квадратурный детектор, который через аналого-цифровой преобразователь подключен к выходу дифференциального усилителя, и генератор переменного тока, выход которого подключен к опорному входу квадратурного детектора и через развязывающий конденсатор к указанному калиброванному резистору.
Это позволяет получить указанный технический результат, а также упростить измерительные средства контроля накопителей, повысить их надежность и снизить себестоимость.
Осуществление полезной модели
На фиг.1 приведена схема устройства.
Она содержит дифференциальный усилитель 1, входы которого предназначены для подключения через калиброванный резистор 2 к измерительный шунту 3 в рабочей цепи накопителя 4 электроэнергии. Кроме того, в схему устройства входят квадратурный детектор 5, который через аналого-цифровой преобразователь 6 подключен к выходу дифференциального усилителя 1, и генератор 7 переменного тока, выход которого подключен к опорному входу квадратурного детектора 5 и через развязывающий конденсатор 8 к калиброванному резистору 2.
Кроме того, на фиг.1 показано сопротивление Rу утечки на корпус и ключи 9, подключающие накопитель 4 к шинам 10 постоянного тока.
Устройство для измерения рабочих токов и токов утечки на корпус работает следующим образом.
В рабочем режиме, при замкнутых ключах 9, производится измерение рабочего тока накопителя 4. Результат измерения позволяет рассчитать внутреннее сопротивление накопителя 4. Для измерения рабочего тока используется рассчитанный на рабочий ток шунт 3, к которому подключен дифференциальный вход усилителя 1. Выходной сигнал усилителя 1, дифференциальный вход которого подключен к шунту 3, подается на вход аналого-цифрового преобразователя 6.
В режиме контроля утечки, при разомкнутых ключах 9, измеряется сопротивление Rу утечки на корпус. В этом режиме в качестве измерительного шунта используется калибровочный резистор 2, включенный между шунтом 3 и дифференциальным усилителем 1.
Переменное испытательное напряжение, вырабатываемое генератором 7, подается между корпусом устройства и входом дифференциального усилителя 1. Ток утечки протекает по цепи: генератор 7 - конденсатор 8 - резистор 2 - сопротивление Rу - корпус. Этот ток создает на резисторе 2 падение напряжения, являющееся входным сигналом для дифференциального усилителя 1.
Ток Iу утечки измеряется при помощи квадратурного детектора 5, к выходу которого подключается стрелочный или цифровой индикатор.
Сопротивление утечки Rу вычисляется по измеренному току утечки как решение квадратного уравнения
где
R - сопротивление резистора 2;
Uг - выходное напряжение генератора 7;
Iу - измеренный ток утечки;
f - рабочая частота генератора 7;
С - емкость конденсатора 8.
Устройство для измерения рабочего тока и тока утечки на корпус накопителя электроэнергии, содержащее дифференциальный усилитель, входы которого предназначены для подключения через калиброванный резистор к измерительный шунту в рабочей цепи накопителя электроэнергии, квадратурный детектор, который через аналого-цифровой преобразователь подключен к выходу дифференциального усилителя, и генератор переменного тока, выход которого подключен к опорному входу квадратурного детектора и через развязывающий конденсатор к указанному калиброванному резистору.
