Устройство для измерения тока

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА , йодержащее трансформатор тока, имеющий первичную обмотку, включенную во входную цепь, выходную и компенсационную обмотки,, преобразователь Toka, вход которого соединен с выходной обмоткой трансформатора тока, а .выход через масштабный резистор связан с компенсационной обмоткой, от л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения устройства , преобразователь тока выполнен в виде последовательно соединенных аналог.о-цифрового преобразовате .ля, параллельно входу которого включен шунт, блока управления и цифроаналогового преобразователя, промежуточные выходные цепи которого соединены с дополнительными выводами компенсационной обмотки, шунт и масштабный резистор соединены последовательно и своими противоположными выводами раздельно связаны с выходными зажимами устройства, а выходы анало- § . го-цифрового преобразователя и блока сл с управления раздельно подключены к его дополнительным выходным зажимам.

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИС1 ИЧЕСНИХ

PECllYB JlHH

3QjQ G 01 R 19 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3281110/18-..21 (22) 23.02;81 (46) 15.05 ;83. Вюл. 9 18

{72) A.N.Êîcîëàïîâ {71) Куйбышевский политехнический институт им, В.В.Куйбышева (53) 621.317.7(088,.8) (56) 1. Патент CblA Р 3815013 кл. 324-102, 04.06.74.

2. Авторское свидетельство СССР

М 721755, кл..G 01 B 19/00, .12.07 77 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА, содержащее трансформатор тока, имеющий первичную обмотку, включенную во входную цепь, выходную и компенсационную обмотки,. преобразователь тока, . вход которого соединен с выходной обмоткой трансформатора тока, а

„.SUÄÄ 1018028 A,выход через масштабный резистор свя зан с компенсационной обмоткой, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения устройства, преобразователь тока выполнен в виде последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя, параллельно входу которого включен шунт, блока управления и цифроаналогового преобразователя, промежуточные выходные цепи которого соединены с дополнительными выводами компенсационной обмотки, шунт и масштабный резистор соединены последовательно и своими противоположными выводами раздельно связаны с выходными зажимами устройства, а выходы анало- у

О го-цифрового преобразователя и блока управления раздельно подключены к его дополнительным выходным зажимам.

1018028

Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано в приборах и системах для измерения электрических сигналов.

Известно устройство для измерения тока, содержащее трансформатор тока, 5 первичная обмотка которого включена в цепь контролируемого тока, и преобразователь .ока в напряжение, выпол- ненный в ниде усилителя с параллель.ной отрицательной обратной связью па 1О напряжению, вход которого подключен к вторичной обмотке трансформатора тока, а выход связан с выходом устройства (1) .

Однако данное устройство имеет не- 15 достаточную точность измерения, связанную с увеличением тока намагничи! вания трансформатора при больших кратностях измеряемого тока.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения тока, содержащее трансформатор тока, имеющий первичную обмотку, включенную н цепь контролируемого тока, выходную и компенсационную обмотки, преобразователь тока н напряжение, выполненный в виде усилителя, вход которого соеди..ен с выходной обмоткой трансформатора тока, а выход связан с выходом устройства и через масштабный резистор присоединен к компенсационной обмотке трансформатора тока (2j, Недостатками известного устройства являются относительно низкая точность измерения в широком диапазоне 35 частот, обусловленная ограниченностью предельно допустимого по условиям устойчивости результирующего коэффи циента усиления усилителя н замкнутом контуре, а также сложность выпал-<П нения устройства, связанная со значительными габаритами и большим числом витков обмоток трансформатора тока.

Цель изобретения — повышение точ.ности устройства и его упрощение.

Поставленная цель достигается тем, чта н устройстве для измерения тока, содержащем трансформатор тока, имеющий первичную обмотку, включенную во входную цепь, выходную и компенсационную обмотки, преобразователь тока, вход которого соединен с выходной обмоткой трансформатора тока, а выход через масштабный резистор связан с компенсационной обмоткой, преобразователь -ока выполнен в виде последовательно соединенных аналого"цифрового преобразователя, параллельно входу которого включен шунт, блока управления и цифроаналогового преобразователя, промежуточные выходные цепи ко- (» торого соединены с дополнительными выводами компенсационной обмотки, шунт и масштабный резистор соединены последовательно и своими противоположными выводами раздельно связаны 65 с выходными зажимами устройства, а ныходы аналого-цифроного преобразонателя и блока управления раздельно подключены к его дополнительным вь ходным зажимам, На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройства содержит трансформатор

1 тока с первичной обмоткой 2, выход. ной обмоткой 3 и компенсационной обмоткой 4, аналога-цифровой преобразователь 5, вход которого соединен с выходной обмоткой 3 трансформатора

1 тока, последовательно соединенные блок б управления и цифроаналоговый преобразователь 7, шунт 8, включенный параллельно нхаду аналого-цифронога преобразователя 5, и масштабный резистор 9. В качестве цифроаналогового преобразователя 7 использован цифроаналоговый преобразователь с таканьж выходом, имеющий ряд источников 10 така, каждый из которых свя-! зан с выходными зажимами цифроаналогового преобразователя 7 с помощью ключей 11, управляющие входы которых связаны с соответствующими выходными зажимами блока 6 управления.

Выходной зажим цифроаналогового преобразователя 7, образованный объе-. диненньпли выводами источников 10 тока, через масштабный резистор 9 соединен с одним иэ выводов компенсационной обмотки 3 трансформатора 1 тока, а к другим ее выводам присаедине. ны выводы ключей 11. Первичная абмот ка 2 трансформатор 1 тока включена в цепь контролируемого тока, шунт 8 и масштабный резистор 9 соединены. последовательно, а их противоположные выводы присоединены к выходным зажимам устройства. Устройство имеет также дополнительный выход, образованный выходом аналого-цифрового фре. абразонателя 5 и блока б управлен<ия.

Устройство работает следующим образам.

Входной переменный. так 1, прбтекающий по первичной обмотке 2 трансформатора 1 тока, намагничинает сердечник трансформатора 1 тока и шунтирует так l3 и его выходной обмотке 3, i:oòîðûé протекает через резистивный шунт 8, Падение напряжения 08 на сапротинление шунта 8 преобразуется аналогоцифровым преобразователем 5 в кад, катарйй в,виде электрических сигналов поступает на вход блока б управления. Блок б управления в соответствии с поступающим кодом управляет состоянием цифроаналогового преобра-. зователя 7 путем отпирания и запира" ния соответствующих ключей 11. При этом на выходе цифроаналогового преобразователя 7 возникает ток поступающий от источников 10 тока через ключи 11 в секции компенсацион.1018028 ной обмотки 4 трансформатора i тока.

Этот ток I4 направлен встречно току

l в первичной обмотке 2 трансформатора 1 тока и размагничивает его сердечник, снижая ток намагничивания трансформатора 1 тока. При синусоидальном токе 1 в первичной обмотке

2 в интервале его нарастайия от нуля до максимального значения Q „рарастает и ток 1 в выходной обмотке 3 трансформатора 1 тока. При превыше- 0 нии падения напряжения U< на шунте 8 от тока 13 заданного значения U< код, формируемый на выходе аналогоцифрового преобразователя 5 с помощью блока 6 управления, изменяет сос- <5 тояние ключей ll в цифроаналоговом преобразователе 7 таким образом, что . ток Iy, протекающий по секциям компенсационной обмотки 4, Увеличивается на одну ступень hl4 уменьшив соответственно ток намагничивания трансформатора 1 тока и падение напряжейия 6 на шунте 8 до значения менв-. ( шеро Б

При дальнейшем увеличении тока 1 ts первичной обмотке 2 трансформатора

1 тока вновь возрастает ток )> в выходной обмотке Э трансформатора 1 то. ка, а падение напряжения Ug на .шунте .8 снова достигает значения U < . При этом ток )4 в компенсационной обмотке

4 возрастает еще на одну ступень 114, а ток lg в выходной обмотке 3 соответ. ственно уменьшается. Указанный процесс продолжается вплоть до достиже" ния током 1 в первичной обмотке 2 максимального значения 1 мдкс. При уменьшении тока 1 прожсс идет в об-.

Д ратном направлении, при этом ток 14 в компенсационной обмотке 4 снижается ступенямн, равными. Ь|4. 40

Так как, а 6 9

+ l +I =o а Ъ 4 Ъ К 4 К9 где 0, П вЂ” падения напряжения на шунте 8 и масштабном ре- 45 зисторе 9, то при R.g- Rp= g, полу .им

Usb|õ™8ÔU9= 4У

Таким образом, в любой момент времени обеспечивается линейная зависи- мость между контролируемым током ( и суммой падений напряжений Ug u U9 на шунте 8 и масштабном резисторе 9, образующей выходной .сигнал устройст- . ва. Дополнительный выходной сигнал устройства в цифровой форме в виде кода Формируется на выходе аналогоцифрового преобразователя 5 и, выходе блока 6 управления. В качестве аналогоцифрового преобразователя 5 можно использовать пороговые устройства, а в качестве блока 6 управления. реверсивный счетчик. При достаточно большом. числе разрядов аналого"цифрового преобразователя Ь и блока 6 управления дополнительный выходной сигнал устройства можно формировать таким образом, что код на выходе аналого-цифрового преобразователя 5 и код на выходе блока 6 управления будут образовывать соответственно код младших и старших разрядов, численное значение которых пропорционально контролируемому току I< .

При скачкообразном изменении контролируемого тока 1, например под действием импульсных помех, падение напряжения И8 на шунте 8 от тока Ig может превысить значение U и достичь

I более высокого значения. В этом случае ток lg на выходе цифроаналогового преобразователя 7 изменяется сту" пенями, большими 6)4.

Использование в устройстве.в качестве преобразователя выходного .то". ка трансформатора тока последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя 5, блока управления 6 и цифроаналогового преобразователя. 7 позволяет:обеспечить большее значение коэффициента передачи преобразователя, а следовательно, и более высокую степень компенсации тока намагничивания

\ трансформатора тока. Это, а- свою очередь, повышает точность трансформатора тока и обеапечиз@ет болЕЙ высокую точность измерений в- большем диапазоне частот. При этом также снижаются габариты трансформатора тока, существенно уменьшается число витков его обмоток, и тем самым упрощается выполнение трансформатора тока и всего ycòðoécòâà в целом.

Наличие в устройстве аналогоцифpoBQ1 о выхода H дополнительного выхода в цифровой форме позволяет исполь" зовать устройство для измерения тока> как в аналоговых, так и аналого-цифровых измерительных приборах и системах.

Составитель С.Вейский

Редактор М. Бандура Техред Т. Фанта Корректор М.Коста

Фэ

Заказ 3530/43 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4