Устройство для измерения постоянного тока (варианты)

 

1. Устройство для измерения по- . стоянного тока, содержащее магнитный преобразователь на двух тороидалыаах сердечниках, имеющих входные обмотки , соединенные с входными выводами устройства, обмотки возбуждения, сое«диненные с выходом генератора затухающих колебаний, и выходные обмотки, соединенные с интегратором, от л ичающееся тем, что, с делью повышения точности и стабильности, в него введены ключ, запомингиощий элемент, элемент обратной связи, компенсадионЕще обмотки и с кнхронизатор , при этом ключ и элй&Ъ91явтт Л элемент соединены последовательно и включены между выходом интегратора и выходными выводами устройства, выход aanoMHHaioiitero элемента через элемент обратной связи соединен с кокптенсационныкш обмотками, которые (Л включены встречно по отношении к |Вход1шм обмоткам, а синхронизатор соединен с управлякхцими входами клю- ; (ча и генератора затухающих ко- . лебаний.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(Я) 0 01 В 19/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H AB ГОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПС ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 1 3401411/18-21 (22 ) 01.03.82 (46 ) 23. 11.83. Вюл. 943 (72 ) В.И. Лачин, A.K. Малина, В.П. Холодков, A.A. Зверев, М,Я. Гитис и В.A. Буняев

:(71);.Новочеркасский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт mMi Серго Ордконикидзе (53) 621. 317. 714 (088.8) (56) 1. Васильева М.П., Ивкина В.Г., Кай Ю., Мозин И.В. Бесконтактный измерительный преобразователь посто янного тока. - "Приборы и техника эксперимента". 1979, 94 с. 137 - 140.

2. Авторское свидетельство СССР

9 387495, кл. H 03 F 9/00, 1971

;(прототип). (54) УСТРОЙСТВО.ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА(ЕГО ВАРИАНТЫ). (57) 1. Устройство для измерения постоянного тока, содержащее магнитный преобразователь на двух тороидалььмх

„.SU„„» . 068 А сердечниках, имеющих входные обмотки, соединенные с входными выводами устройства, обмотки воз буждения, сое» диненные с выходом генератора затухамцих колебаний, и выходные обмотки, соединенные с интегратором, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с .целью повьааения точности и стабильности, в него введены ключ, запоминающий элемент, элемент обратной связи, компенсационные обмотки и еинирониэатор, при этом ключ и зайеиииающий элемент соединены последовательно,. и включены между выходом интегратора и выходными выводами устройства, выход эапоминайицего элемента через элемент обратной связи соединен с компенсационными обмотками, которые .включены встречно по отношении к ,входным обмоткам, а синхронизатор соединен с управляющими входами клю-:

1 ча и генератора затухающих колебаний.

1056068

2. Устройство для измерения постоянного тока, содержащее магнитный преобразователь на двух тороидальных сердечниках, имеющих входные обмотки соединенные с входными выводами устройства, обмотки возбуждения, соединенные с выходом генератора затухающих колебаний, и выходные обмотки, соединенные с интегратором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и стабильности, в него введены ключ, запоминающий элемент, элемент обратной связи, ком.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в качестве высокочувствительного измерителя постоянного то ка с гальванической развязкой между 5 цепью измеряемого тока и входом уст ройства.

Известен бесконтактный измерительный преобразователь постоянного тока, содержащий четногармонический магнитомодуляционный датчик, имеющий входную и компенсирующие обмотки РР, Недостатками этого устройства являются малая стабильность, обусловленная гистерезисным уходом нуля, присущим магнитомодуляциониым датчикам с выходом на четной гармонике,и невысокая точность, обусловленная низкой чувствительностью датчика.

Известно также устройство для измерения постоянного тока, содержащее магнитный преобразователь на двух тороидальных сердечниках, имеющих входные обмотки, соединенные с входными выводами преобразователя, обмотки возбуждения, соединенные с выходом генератора затухающих колебаний, и выходные обмотки, соединенные через интегратор с выходными выводами. 2 ).

Недостатками известного устройстваЗО являются низкая точность и стабильность измерения.

Цель изобретения — повышение точности и стабильности.

Поставленная цель достигается тем, 35 что в устройство для измерения постоянного тока, содержащее магнитный

/ преобразователь на двух тороидальных сердечниках, имеющих входные обмотки, соединенные с входными выводами уст 4р ройства,. обмотки возбуждения, соединенные с выходом генератора затухающих колебаний, и выходные обмотки, соединенные с интегратором введены ключ, запомйнающий элемент, элемент обратной связи, компенсационные обпенсационные обмотки и синхронизатор при этом выходные обмотки через ключ соединены с интегратором, который через запоминающий элемент подключен к выходным выводам устройства и одновременно к вхо <у элемента обратной связи, элемент обратной связи соеди нен с коьгтенсационннмн об.еотками, которые включены встречно по отношению к входным обмоткам, а синхронизатор соединен с упраьляющими входами клю-. ча и генератора затухающих колебаний. мотки и синхронизатор, при этом ключ и запоминающий элемент соединены по-: следовательно и включены между выходом интегратора и выходными выводами устройства, выход запоминающего элемента через элемент обратной связи соединен с компенсационными обмотками которые включены встречно по отноше" нию к входным обмоткам, а сичхронизатор соединен с управляющими входами ключа и генератора затухающих колебаний.

Кроме того, согласно второму вари анту, в устройство для измерения постоянного тока, содержащее магнитный преобразователь на двух тороидальных сердечниках, имеющих входные обмотки, соединенные с входными выводами устройства, обмотки возбуждения, соединенные с выходом генератора затухающих колебаний, выходные обмотки соединенные с интегратором.

Кроме того, в устройство введены ключ, запоминающий элемент, элемент обратной связи, компенсационные обмотки и синхронизатор, при этом выход ные обмотки через ключ соединены с

I интегратором, который через запоминающий элемент подключен к выходным выводам устройства и одновременно к входу элемента обратной связи, элемент обратной связи соединен с ком пенсационными обмотками, которые включены встречно по отношению к входным обмоткам, а синхронизатор соединен с управляющими входами ключа и генератора затухающих колебаний

На фиг. 1 представлена структурнн ная электрическая схема предлагаемого устройства (по первому варианту); на фиг. 2 — то же по второму варианту; на фиг. 3 — временные диаграммы для устройства по первому варианту; на фиг. 4 — то же, для уст ройства по второму варианту.

Устройство содержит магнитный преобразователь на тороидальных

1056068 магнитных сердечниках 1 и 2 с обмос. ками 3 и 4 возбуждения, входными обмотками 5 и 6, выходными обмотка; ми 7 и 8 компенсационными обмотками

9 и 10, интегратор 11, ключ 12, запоминающий элемент 13, элемент 14 обратной связи, выходные выводы 15, выходные выводй 16, генератор 17 затухающих колебаний и синхронизатор 18. При этом согласно первому варианту входные обмотки 5 и 6 соединены с входными выводами 15, обмотки 3 и 4 возбуждения соединены с генератором 17, выходные выводы

7 и 8 через последовательно соединенные интегратор 11, ключ 12 и эле- 15 мент 13 соединены с выходными выво дами 16 и входом элемента 14, соединенного с компенсационными обмотками 9 и 10, а синхронизатор 18 соединен с управляющими входами ключа

12 и генератора 17 ° Согласно второму варианту входные обмотки 5 и 6 соединены с входными выводами 15, обмотки 3 и 4 соединены с генератором

17, обмотки 7 и 8 через последовательно соединенные, ключ 12, интегратор 11 и элемент 13 соединены с выходныяи выводами 16 и входом элемента 14, соединенного с обмотками 9 и 10, а синхронизатор 18 соединен с управляющими входами ключа 12 и генератора 17.

Устройство по первому варианту работает следующим образом.

Синхронизатор 18 периодически

35 (фиг. 26) запускает генератор 17 затухающих колебаний, вырабатывающий пакеты затухающих колебаний тока (фиг. 2 2), протекающего по обмоткам

3 и 4 возбуждения, и необходимого 4О для осуществления безгистерезисного намагничивания сердечников 1 и 2.

Сигналы с генератора 17 и измеряемый ток (фиг. 2 ) осуществляют безгистерезисное намагничивание сердечников45 в которых устанавливается значение магнитной индукции, соответствующее входному току.

При воздействии следующего пакета затухающих колебаний тока первый импульс этого пакета переводит оба сердечника в режим насыщения, т.е. осу- ществляет считывание ранее записанной информации и на выходных обмотках 7 и 8 индуцируется импульс напряжения, площадь которого пропорциональна входному току. Последующие импульсы пакета затухающих колебаний тока снова осуществляют безгистерезисное намагничивание сердечников 1 и 2.

Интегратор 11 интегрирует напряжение, индуцируемое в обмотках 7 и 8 (фиг. 2 3) и, так как площадь первого импульса напряжения на выходных обмотках пропорциональна входному току, максимальное напряжение на вы- 65 ходе интегратора также пронорционал но входному току.

Ключ 12, управляемый синхронизатором 18, открывается и максимальное напряжение интегратора запоминается элементом 13, что ведет к появлению напряжения на его выходе (фиг. 2ж) .

В течение времени, когда ключ 12 закрыт (не проводит), элемент 13 сохраняет неизменным запомненное напряжение. Появление напряжения на входе устройства ведет к тому, что по компенсационным обмоткам 9 и 10 начинает протекать компенсирующий ток (фиг. 2e), величина которого определяется параметрами элемента 14 обратной связи и пропорциональна выходному напряжению.

В связи с тем, что магнитодвижущая сила, создаваемая компенсиоуюшим током, направлена встречно магнитодвижущей силе, создаваемой входным током, происходит уменьшение магнитодвижущей силы, действующей в сердечниках. При осуществлении безгистерезисного намагничивания сердечники переходят в состояние, соответствующее разности между входным и компенсирующим токами. Поэтому при считывании первым импульсом очередного пакета затухающих колебаний тока площадь первого импульса напряжения на выходных обмотках, соотвествующая разности между входным и компенсирующим токами, меньше, что ведет к уменьшению амплитуды напряжения на выходе интегратора (фиг. 2д).

При отпирании ключа 12 этр напряжение воздействует на элемент 13,, что вызывает приращение напряжения на выходе элемента 13 (фиг. 2 ), т.е. напряжение на выходе устройства возрастает. Это ведет к увеличению компенсирующего тока (фиг. 2е) 1 а следовательно, — к уменьшению резуль тирующего намагничивающего тока, воздействующего на сердечники 1 и 2.

Поэтому при воздействии очередного пакета затухающих колебаний тока площадь первого импульса напряжения, индуктируемого. в выходных обмотках уменьшается, что в свою очередь ведет к уменьшению приращения напряжения на выходе устройства (фиг. 2x), и следовательно, к уменьшению приращения компенсирующего тока. Динамическое равновесие устанавливается при равенстве компенсирующего и измеряемого токов. Причем если компенсирующий ток становится больше измеряемого, например при уменьшении измеряемого,, На выходных обмотках индуктируется импульс напряжения противоположной, чем ранее полярности, площадь которого пропорциональна разности между компенсирующим и измеряе.ым токами, это ведет к понижению напряжения на выходе устройства и, следовательно, 1056068 к уменьшению компенсирующего тока.

Напряжение на выходе устройства устанавливается пропорциональным входному измеряемому току.

Устройство по второму варианту ра. ботает следующим образом.

Синхронизатор 18 периодически (фиг. 4о) запускает генератор 17 затухающих колебаний тока, вырабатывающий пакеты затухающих колебаний тока (фи г, 4 г), протекающего по обмоткам 3 и 4 возбуждения и необходимого для осуществления безгистерезисного намагничивания сердечников.

Сигналы с генератора 17 и измеряе. ый ток 1 „ (фиг. 4а) осуществляют безгистерезисное намагничивание .сердечников 1 и 2 и в них устанавливается значение магнитной индукции,соответствующее входному току. При воздействии следующего пакета затухающих колебаний .тока первый импульс этого пакета переводит оба сердечника в режим насыщения, т.е. осущесвляет считывание ранее записанной информации и на выходных обмоткаХ

7 и 8 индуктируется импульс напряжения, площадь которого пропорциональна входному току. Последующие импульсы пакета затухающих колебаний тока осуществляют безгистерезисное намаг- ничивание сердечников 1 и 2. Ключ 1 управляемый синхронизатором 18 (фиг. 4B), открывается на время дей-, ствия в выходных обмотках 7 и 8 им- пульса напряжения, площадь которого пропорциональна i . Этот импульс напряжения поступает на интегратор и с выхода интегратора 11 напряжение амплитуда которого пропорциональна поступает на элемент 13, что ведет к пояВленйю напряжения на его выходе (фиг. 4 ж) . В течение времени, когда ключ 12 закрыт (не проводит), элемент 13 сохраняет неизменным запомненное напряжение.. Появление нап ряжения на выходе устройства ведет к тому, что по компенсационным обмоткам 9 и 10 начинает протекать ком ленси >ующий ток (фиг. 4 е), величина которого определяется параметрами элемента 14 обратной связи и пропорциональна выходному напряжению. щего тока. Динамическое равновесие устанавливается при равенстве ком" пенсирующего и измеряемого токов.

35 Напряжение иа выходе устройства при этом устанавливается пропорциональ- ным входному измеряемому току.

Предлагаемое устройство благодаря расширенному диапазону обеспечивает большую точность измерения, чем известное. Кроме того, устройство имеет аналоговый выход, а не импульсный.

Теоретические исследования показывают, что система устойчива и переходной процесс в ней апериодический.

Таким образом, введение в устройство ключа, запоминающего элемента, элемента обратной связи, компенсационных обмоток и синхронизатора

О позволяет повысить точность и стабильность устройства.

В связи с тем, что магнитодвижущая сила, создаваемая компенсирующим током, направлена встречно магнитодвижущей силе, создаваемой входным током, происходит уменьшение магнитодвижущей силы, действующей в сердечниках. При осуществлении безгитерезисного намагничивания в сердечниках устанавливается состояние, соответствующее разности между вхо10 дным и компенсирующим токами: Поэтому при считывании первым импульсом очередного пакета колебаний тока площадь первого импульса напряжения на выходных обмотках, соответствующая разности между входным и компенсирующим токами будет меньше. При отпирании ключа импульс поступает иа интегратор и затем на элемент 13, что вызывает приращения напряжения

О на выходе устройства. Это ведет к увеличению компенсирующего кока (фиг. 4е), а следовательно, — к уменьшению результирующего намагничивакщего тока, воздействующего на сердечники. Поэтому при воздействии очередного пакета затухающих колебаний тока площадь импульса напряжения, индуцируемая в выходных обмотках 7 и 8 уменьшается, что, в свою очередь ведет к уменьшению приращения напряЗО жения на выходе устройства и, следовательно, к уменьшению компенсирую1056068

1056068

3 ак аз 929 3/36 Тираж 710

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и Открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Г. Рассмотрова

Редактор О. Черниченко Техред Т.Фанта Корректор М. Шароши