Рис. 6.7. Эквивалентная схема Рис. 6.8. Схема замещения для датчика тока с высокоомной датчика тока с высокоомной

обмоткой

обмоткой и компенсирующим сопротивлением

При больших значениях dijdt и малых интервалах времени на выходном сигнале датчика существенно сказываются рас-пределершые индуктивности и паразитные емкости схемы и монтажа.

На рис. 6.6 приведена схема замещения устройства, показанного на рис. 6.5, с зетом дополнительных индуктивностей и распределенных емкостей.

Индукционный датчик тока изображен в виде индуктивности L. Межвитковая емкость обмотки датчика показана в виде конденсатора С1, а интегрирующая цепь представлена сопротивлением и конденсатором С2.

Из рис. 6.6 видно, что при высоких частотах, когда небольшая емкость С1 начинает играть заметную роль, ответвляя на себя часть тока обмотки датчика, выходной сигнал будет сильно искажаться. Поэтому первым шагом является устранение влияния межвитковой емкости за счет вьшолнения обмотки датчика проводом из металла с высоким удельным сопротивлением. Тогда сопротивление R1 интегрирующей цепи вводится внутрь обмотки датчика, а межвитковая емкость С1 суммируется с емкостью С2 интегрирующей цепи (рис. 6.7).

Полная схема замещения устройства измерения мгновенных значений тока дана на рис. 6.8. Здесь Ы-индуктивность обмотки датчика, L2-индутстивность рассеяния обмотки, R1 - сопротивление обмотки, С1-межвитковая емкость обмотки индутстивного датчика, С2-емкость интегрирующей цепи, R2-компенсирующее сопротивление.

На рис. 6.9, 6.10 показаны осциллограммы тока тиристора, снятые с помощью датчика тока (рис. 6.9) и безындуктивного шунта (рис. 6.10). Параметры датчика тока: L7=4,5-10 Гн; L2=3,5-10-* Гн; С2= 10 мкФ; 7?7 = 48 -10 Ом; i?2=0,73 Ом.

Рис. 6.9. Осциллограмма тока Рис. 6.10. Осциллограмма тока, тиристора, снятая с помощью снятая посредством индуктив-безындуктивного шунта ного датчика тока

Датчик тока выполнен на немагнитной диэлектрической по.чой цилиндрической катушке с внешним диаметром 4, внутренним диаметром 3,6 см, высотой 3,75 см, первичная обмотка WJ имеет 1 виток, вторичная обмотка W2-1500 витков, нихром диаметром 0,05 мм с эмалевой изоляцией. Конденсатор С2-безындутстивный.

Из осциллограмм видно, что ток нарастает со скоростью di/dt=230 А/мкс, изменяется по синусоидальному закону, достигая амплитуды 600 А, спадает до нуля, затем протекает обратный ток, нарастающий до 170 А и спадающий со скоростью 410 А/мкс. Сравнение осциллограмм рис. 6.9 и 6.10 показывает, что они практически идентичны.

Из осциллограмм, снятых с помощью устройства с индукционным датчиком, можно определить остаточный заряд и амплитуду динамического обратного тока.

Наиболее точным методом измерения di/dt (до 10* А/с) является измерение напряжения с помощью осциллографа на калиброванной индуктивности, последовательно включенной в цепь тока. Значение индуктивности должно составлять 0,110" или 1-10~Гн. При конструировании индуктивности необходимо обеспечить достаточную жесткость обмотки для сохранения ее постоянного значения. Целесообразно взять катушку в виде тороида с сечением примерно 10 см, диаметром около 10 см из немагнитного диэлектрического материала. Обмотка выполняется многожильным проводом и состоит из четьфех-восьми параллельных ветвей с одинаковым числом виткйв. Число витков в ветви три-шесть сечение выбирается исходя из получения минимума омического сопротивления при заданном эффективном значении тока в цепи измерения. Применение тороидальной формы катушки сводит к минимуму влияние внешних полей. Калиброванная индуктивность может быть снабжена вторичной обмоткой, но необходимо, чтобы 250

индуктивность рассеяния между обмотками была сведена к минимуму.

При больших токах (более нескольких килоампер) напряжение для измерения dijdt можно снимать с калиброванного участка шины. Целесообразно снимать падение напряжения на индуктивности не непосредственно с шины. Для этого следует проложить провод возможно ближе к шине, чтобы было обеспечено минимальное влияние внешних магнитных полей на измерительный контур.

Калибровка измерительного реактора производится либо непосредственным измерением индуктивности, либо измерением методом амперметра и вольтметра. В последнем случае реактор может быть присоединен к сильноточной обмотке прецизионного измерительного трансформатора тока (например, типа И509 5/1000 А), измерительные приборы могут быть включены в цепи первичной обмотки. Для получения большего значения напряжения и увеличения точности измерений целесообразно измерительную схему питать от источника переменного напряжения повышенной частоты, например 400 Гц.

Измерив dijdt, можно рассчитать амплитуду Is установившегося аварийного тока по формуле

dijdt

cusm(a+Y/2)

где ю-угловая частота переменного напряжения, с" а- фазовый угол регулирования, при котором определялось dijdt, эл. град; у-угол коммутации, эл. град.

Отсюда может быть определена максимально возможная амплитуда аварийного тока Ism с учетом переходного процесса:

/sM=(l,6-l,8)/s.

6.4. ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ, ВОЗДЕЙСТВУЮЩИХ НА СПП

Максимальное значение периодически повторяющегося напряжения, форма кривой, относительная длительность приложения прямого и обратного напряжения могут быть определены из осциллограмм. Существенным является получение правильного воспроизведения процесса на осциллограммах.

Процесс измерения не должен вносить искажений в наблюдаемые явления. Необходимо учитывать требования, указанные в § 6.1.

Поскольку при коммутации СПП имеют место составляющие с частотами до 10 Гц, применяемый осциллограф и делители должны обеспечивать фиксацию и пропускание соответствующих частот. Для фиксации процессов включения