Датчик тока

 

ДАТЧИК ТОКА, содержащий двухтактнь1й автогенератор с времяэадаки щим эпементом, выполненным в виде трансфокыатора, обмотка подмагничива1 ния которого связана с входными зажимами , о иичающийся тем, что, с цепью повышения быстродействия, трансформатор снабжен дополнительной обмоткой со средним выводом и дополнительно введены четыре ключа, два повторителя , два устройства управления и четыре конденсатора, причем вход первого ключа и вход устройства управления присоедиюны к оовому вз крайних выводов дополнительное трансфор матора, вход второго кпюча в вход второго устройства управпеввя присоединены к друтч%4у крайавыу выводу дооопнитепы (юй обмоткв тра11сфо1МвторБ(, выход вого кпюча юреэ повторитель связав с схоаом третьего кшоча, выход второго впюча через второй повторитель соединен с входом четвертого кпюча управляющие входы первого вчетвертого кпкмей присоедввешл к выходу первого устройства управпеввя, управпяюшве вхо (О ды второго и третьего кпкяей связаны с выходом второго устройства управления, с средний вывод дояопнитепьиой трансфо| атора и сдав обкладки коноевсаторов присоединены s обшей швие, ару гие обкладки коиде1{саторов соответствев но присоединены к выходам первого, э второго, третьего в четвертого ключей, :л а выходы третьего и четвертого ключей образуют выход датчика. 00 эо

1 10577

Изобретение относится к эпектроизмеритепьной технике и может быть использовано в устройствах контропя, противо-,. аварийного откпючения и эпектропривоце.

Известен датчик тока, содержащий

5 двухтактный транзисторный автогенератор с трансформаторной обратной связью, .сердечник трансформатора которого поцмагничивается измеряемым постоянным током

I J прохоцящим по силовому проводу, проце- 1О тому в окно серцечника, и цвухтактный

P.9 -интегратор, вход которого связан с выходом автогенератора, а выход присоединен к выходу датчика j1) .

Нецостатки датчика - непинейность статической характеристики в обпасти мапых токов и нечувствитепьность к направпению тока.

Наибопее близким по технической сущности к предпагаемому явпяется датчик тока, содержащий, цва параппепьных канала преобразования, один из которых вкпючает поспедоватепьно соединенные цвух.тактный автогенератор с времяэацающим элементом, выполненным в виде трансфор- 25 матора, обмотка поцмагничивания которого связана с вхоцными зажимами, и первый фильтр нижних частот, а второй канап имеет цифференпирующий эпемент, в выпопненный в виде цифференпирующего трансформатора, первичная обмотка которого вкпючена во вхоцную цепь, а вто. ричная связана с входом второго фипьтра нижних частот, и сумматор, вхоцы которого связаны с выходами первого и второго фипьтров,а выход сумматора обрвзует BblKolx аатчика (2) .

Недостатком известного датчика явпяется низкое быстродействие, обусповпенное наличием относитепьно бопьшой постоянной времени первого фильтра нижних частот, выцепяющего постоянную составляющую выходного сигнапа. цепь изобретения - повышение быстродействия датчика тока.

Поставпенная пель достигается тем, что в датчике тока, содержащем двухтактный автогенератор с времяэадающим эпементом, выпопненным в виде трансформатора, обмотка подмагничивания которого связана с входными зажимами, 5О трансформатор снабжен допопнитепьной обмоткой со срецним выводом и допопнитепьно введены четыре ключа, цва повторителя, цва устройства управления и четыре конценсатора, причем вход первого 55 кпюча и вход первого устройства управпения присоединены к одному иэ крайних выводов допопнитепьной обмотки транс88 2 форматора, вхоц второго кпюча и вход второго устройства управпения присоеци иены к другому крайнему выводу цополнитепьной обмотки трансформатора, выход первого кпюча через первый повторитепь связан с вхоцом третьего кпюча, выход второго ключа через второй повторитель соединен с входом четвертого кпюча, управпяюшие входы первого и четвертого кпючей присоецинены к выходу первого устройства управпения, управпяющие входы второго и третьего кпючей связаны с выходом второго устройства управпения, средний вывод цопопнитепьной обмотки трансформатора и одни обкпадки конденсаторов присоединены к общей шине, цругие обкнадки конденсаторов соответственно присоединены к выходам первого, второго, третьего и четвертого ключей, а выходы третьего и четвертого кпючей образуют .выход цатчика.

На фиг. 1 изображена эпектрическая схема датчика; на фиг. 2 — пинейные циаграммы напряжений.

Датчик (фиг. 1) содержит двухтактный автогенератор 1 с времязацающим эпементом, выполненным в вице трансформатора, на магнитопроводе которого намотана цопопнитеньная обмотка 2 со срецним выводом, первое- и второе устройства

3 и 4 управпения соответственно, первый и второй ключи 5 и 6, первый и второй конденсаторы 7 и 8, повторитеци

9 и 10,. третий и четвертый кпючи 11 и

i12, третий и четвертый конденсаторы ,13 и 14. Трансформатор автогенератора имеет обмотку 15 поцмагничивания, под ключенную к входящим зажимам. Вход устройства 3 управпения и вхоц кнюча .

5 поцкпючены к одному из крайних вывоцов обмотки 2 трансформатора автогенератора 1, а вхоц устройства 4- управ пения и вход кпюча 6 присоединены к ее другому крайнему выводу. Выход кпюча

5 через повторитель 9 присоединен к выходу кпюча 11, выхоц кпюча 6 через повторитепь 10 связан с вхоцом ключа 12, управпяющие входы ключей 5 и 12 поцкпючены к выходу устройства 3 управп ния, а управпяющие входы кпючей 6 и

11 соединены с выходом устройства 4 управпения,. Средний вывод обмотки 2 трансформатора автогенератора 1 связан с общей шиной, к которой подключены одни иэ обкпадок конденсаторов 7, 8, 13 и 14, другие обкпадки которых поцкпючены к выходам ключей 5,6,11 и 12 соответственно. Выходы кпючей 11 и 12 образуют выхоц датчика. з 10577

В преапагаемом датчике автогенератор 1, кпючи 5,6,11,12 и устройства

3 и 4 управпения выпопнены на транзисторах.

Устройство работает спеаующим образом.

При отсутствии тока в контропируемой цепи, связанной с обмоткой 15 подмагиичивания трансформатора автогенера,тора 1, сердечник трансформатора пере- 10 магничивается по симметричной петпе и скважность импупьсов, возникающих в в обмотке 2 трансформатора, равна двум, т.е. дпитепьности поцупериоцов генериру,емых ымпупьсов равны между собой, а их амппитуды оаинаковы (фиг. 2 а, б).

При поцмагничивании сердечника трансформатора автогенератора 1 контролирующим током, протекающим по обмотке 15 поамагничиваныя, сераечник трансформатора йеремагничивается по несимметричной петпе и дпитепьности попупериодов генерируемых импупьсов сгановятся неодинаковыми. При этом амплитуды поножитепьных импупьсов, действующих в каждой по- 5 повине обмотки 2 относитепьно среанего . ее вывода, становятся также неоцинаковыми.

Это обусповпено тем, что скважность генерируемых импупьсов не равна цвум, 30 а вопьтсекунцные ппощаци цопожитепьных и отрицательных импупьсов на каждой . поповине обмотки 2 равны межцу собой, т.е. амппитуды попожитепьных и отрицатепьных импульсов, измеренные относитепьно среднего вывода обмотки 2, завы- З5 сят от вепичины и направпения измеряе. мого тока.

Поц действием импупьсов, возникающих в каждой поповине обмотки 2 трансформатора автогенератора 1 по отношению к ее среднему вывоау, в попожитепьные . попунериоцы на выходах устройств 3 и . 4 управпения попеременно формируются импупьсы управце ния, поочередно открывающие кпючи 5 и 11 и кпючи 6 и 12, 45 прйчем когда, например, кпюч 5 закрыт, то кпюч 11 открыт и, соответственно, когда ключ 6 закрыт, кпюч 12 открыт, При этом кпючи 5 и 6 открываются, когда напряжение на их входах, образованных 50 емиттерами транзисторов.кпючей,по отношению к среднему выводу обмотки 2 трансформатора попожитепьно.

Таким образом, в попожитепьные попупериоаы через открытые кпючи 5 и 6 по- 55 очередно заряжаются конаенсаторы 7 и 8.

Когда ключи 5 и 6 закрываются, напряженые в этот момент запоминается на

88 4 конденсаторах 7 и 8 (фнг. 2 в, г). Таз, как автогенератор 1 питается через ре.зистор, то вершины генерируемых импупь сов не ппоские, а со значитепьными спадами. За счет этого ыа конценсаторах 7 и 8 присутствуют значитепьwe пульсации напряжения. В спецующнй попожитепьный полупернод оцын иэ конденсаторов 7 ипи

8 в зависимости от того, на какой поповине обмотки 2 трансформатора амппитуда попожитепьного импупьса больше, дозаряжается цо вепичины этого импупьса, а другой разряжается до вепичиыы импупь са, действующего в цругой ивновиие обмотки 2 трансформатора. .Через повторитепи 9 и 16 напряжение с конденсаторов 7 и 8 поступает на входы кпючей 11 и 12, ко орые управпяются устройствами 3 и 4 управпения. При этом конценсато) ы 13 и 14 запоминают вепичину напряжения, до которой заряжены конденсаторы 7 и 8, в реэупьтате чего на конденсаторах 13 и 14 пульсации мапы по сравнению с попеэным сигнапом (фиг. 2 д, е).

Выходное напряжение датчика явпяе ся разностью напряжений на кояаенсаторах 13 и 14 и снимается с выходов кпючей 11 и 12.

Высокое быстродействие цатчика достигается за счет того, что постоянные

> времени заряда и разряда всех «онденсаторов мапы. Постоянная времени эаряаа конденсаторов 7 и 8 опредепяется их емкостью и вепичиной сопротивпений открытых кпючей 5 и 6, а постоянная вре- мени разряда конаенсаторов 7 и 8вепичиной сопротивпения этих кпючей в инверсном режиме, вепичиной сопротывпения кажцой поповины обмотки 2 трансформатора автогенератора 1 и значениями емкостей конденсаторов 7 и 8. Постоянная времени заряаа конденсаторов 13 и

14 определяется их емкостями и вепичиной сопротивпения открытых кпючей ll

12, а постоянная времени разряда конденсаторов 13 и 14 - ых емкостями, вепичинами сопротивпений открытых кпючей 11 и 12 в ынверсном режиме и мапой вепичиной выходного сопротивпения повторителей 9 и 10. Время измерения тока в данном спучае может быть менее двух периодов частоты автогенератора 1.

Лпя получения высокой гочности измерения датчик тока спеаует нагружать на усипитепь с бопьшым входным сопрогнвпением, например на дифференпиапьный усипитепь.

5 1057788 Ь

Введение дополнительных элементов действием датчиков, спедоватепьно, ушерб выгодно отпнчает предлагаемый датчик от короткого замыкания, который завитока от прототипа, так как за счет малой снт от времени отключения, уменьшится постоянной времени заряда н разряда прн прнмененнн предлагаемого датчика конденсаторов быстродействне повышает- 5 тока. Кроме того, на выходе датчика t ся в 3-3 раза, что позволяет применять практически отсутствуют пульсацнн за этот датчик в быстродействуюшнх уст- счет того, что нрн перезаписи сигнала с ройствах протнвааварнйной автоматики., одного конденсатора на другой происходит

Выстродействне устройства репейной за- отстройка от помех, всэннкающнх прн анты eo MhoroM .определяется быстро- о переключения кпючей.

Фиг, 2

ВНИИПИ Заказ 9573/43

Тираж 873 Подписное

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